Analytische Anwendungen azider angeregter Zustände: Synthese neuer Photosäuren auf der Basis von Pyren

• Antragsteller: Professor Dr. Gregor Jung
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 269480026

Der Protonentransfer wird als eine der elementarsten Reaktionen seit mehr als 60 Jahren intensiv mit verschiedensten spektroskopischen Verfahren untersucht. Wir haben kürzlich photostabile Photosäuren auf der Basis von trisulfoniertem Hydroxypyren publiziert, die mit sichtbarem Licht im angeregten Zustand pKS-Werte von -4 erreichen und dabei eine hohe Fluoreszenzquantenausbeute zeigen. Photochemische Protonentransferreaktionen im angeregten Zustand lediglich als ein Untersuchungsobjekt der Reaktionsdynamik zu betrachten, wird den Möglichkeiten dieser Reaktion für andere Bereiche nicht gerecht: die Freisetzung von Protonen nach Wunsch, d.h. durch einen Laserpuls, kann chemische Reaktionen wie z.B. die Keto-Enol-Tautomerie initiieren und damit der Ultrakurzzeitspektroskopie zugänglich machen, wobei die lange Fluoreszenzlebensdauer der Verbindungen gewährleistet, dass für mehrere Nanosekunden keine Rekombination der Ladungsträger stattfindet. Die duale Fluoreszenz der Photosäuren möchten wir für Energietransferexperimente anwenden, wobei wir die Abstandsmessung im unteren Nanometerbereich mit intensiver Fluoreszenz kombinieren wollen. Mehr, d.h. drei und vier emittierende Zustände sollen generiert werden, wenn entweder eine weitere photochemisch aktive Alkoholfunktion oder chemisch veränderbare Substituenten an den Pyrenkern angebracht werden. Die vorgeschlagenen Anwendungen lassen sich aber mit den vorhandenen Photosäuren noch nicht realisieren, zumal in Pyren die drei Sulfonsäurereste bisher immer gemeinsam substituiert wurden. In dem Antrag verfolgen wir zwei Strategien: einerseits wollen wir den Kern des Pyrengerüstes und damit die Eigenschaften der Photosäuren verändern. Substituierte Azapyrenderivate sollten noch stärkere Photosäuren darstellen, was gerade für grundlagenwissenschaftliche, physikochemische Fragestellungen von großem Interesse ist. Andererseits werden wir, aufbauend auf durch Röntgenstrukturanalyse belegten Vorarbeiten, regioselektive Substitutionen der drei Sulfonsäurereste am Hydroxypyrenkern durchführen. Ziel des Projektes ist es, die ausgesprochen günstigen Eigenschaften der Hydroxypyrenderivate für die skizzierten Anwendungen durch organische Synthese zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen