Synthese, Komplexierungseigenschaften und hierarchische Organisation makrozyklischer Molekülverbände auf Basis von Perylenbisimidfarbstoffen

• Antragsteller: Professor Dr. Frank Würthner
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 207601309

Aufbauend auf den in der ersten Förderperiode entwickelten Synthesemethoden für Perylenbisimid-Makrozyklen (Dimere bis Nonamere) steht in der zweiten Förderperiode deren Nutzung als supramolekulare Wirtsysteme für die Komplexierung funktionaler Gastmoleküle (Aromaten, Farbstoffe, Fullerene, Katalysatoren) sowie deren Selbstorganisation in Lösung und auf Oberflächen zu größeren Molekülverbänden im Mittelpunkt. Als supramolekulare Wirte werden insbesondere Cyclophane eingehend untersucht, deren Hohlraumgröße und -form sich für eine Aufnahme großer aromatischer Gastmoleküle maßschneidern lässt. Besonders interessante Gastmoleküle stellen hier Alkaloide (Sensorik) sowie Katalysatoren dar. Erstere sollen durch ihre Chiralität CD-Banden in den Perylenbisimiden induzieren, letztere sollen gerade umgekehrt durch chirale Cyclophane enantioselektive Reaktionen ermöglichen. Als größere Wirtsysteme werden insbesondere trimere Makrozyklen sowie mittels metallosupramolekularer Chemie zugängliche Tetraederstrukturen Verwendung finden. Durch die Synthese planarer Makrozyklen ohne aggregationshemmende Substituenten wird deren Selbstorganisation in poröse Röhren angestrebt, deren Innenraum anschließend für Photovoltaikanwendungen mit elektronenreichen aromatischen Gastmolekülen gefüllt werden soll. Zur Steuerung der Selbstorganisation von Makrozyklen werden über die diesen Molekülen inhärenten Pi-Pi-Wechselwirkungen hinaus Exorezeptoren für die Koordination von Metallionen angebracht. Über diese werden dann zwei- und dreidimensionale Selbstorganisationsprozesse der Makrozyklen unter Ausbildung poröser Strukturen realisiert, welche amorph oder kristallin sein können und welche die gegenwärtig bekannten Klassen der MOFs (metal-organic frameworks) erweitern.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1809: Lichtinduzierte Dynamik in molekularen Aggregaten