Generierung von N->B-Leiterstrukturen über Cycloadditionsreaktionen

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Bäuerle, seit 10/2020
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320261689

Ein Schwerpunkt unserer Forschung ist die Entwicklung von präparativen Zugängen zu pi-konjugierten Oligo- und Polymeren die Lewis-azide Borzentren und basische N-Heterozyklen in einer geeigneten Regiostruktur enthalten die intramolekulare N->B-Koordination ermöglicht. Diese Wechselwirkung hat starken Einfluss auf die molekulare Struktur und die elektronischen Eigenschaften des konjugierten Systems: Eine Planarisierung des pi-Systems und eine entsprechend erweiterte Konjugation wird beobachtet. Dies erlaubt effektivere pi-Stapelung im Festkörper welche in organischen Halbleitern i.d.R. für den Ladungstransport förderlich ist.Das hier vorgestellte Projekt folgt einer neuen Strategie zur Erzeugung derartiger Systeme durch Aufbau der N-Heterozyklen ausgehend von alkynyl- und cyano-funktionalisierten Boranen über 1,3-dipolare [3+2]- und Hetero-Diels-Alder-[4+2]-Cycloadditionsreaktionen.Im Antrag zusammengestellte Vorarbeiten zeigen, dass die gewünschten Strukturen sowohl über kupferkatalysierte Azid-Alkin-Cycloaddition (CuAAC, unter Bildung von 1H-1,2,3-Triazolen), als auch über Alkin-Diazoalkan-Cycloaddition (ADAC, unter Bildung von 1H-Pyrazolen), zugänglich sind. Ein detaillierte Untersuchungen einer Reihe Triazol enthaltender Borane mittels elektrochemischer und UV-vis-spektroskopischer Analysemethoden sowie Anionenbindungsstudien beweist zudem, dass die Eigenschaften der Zielverbindungen über einen weiten Bereich inkrementell variiert werden können.Ziel des beantragten Projekts ist die Erweiterung der Spannbreite verwendbarer Borane und Cycloadditionsreaktionen um einen weiten Bereich elektronisch und strukturell vielfältiger pi-konjugierter N->B-Leiterstrukturen zugänglich zu machen. Der Schwerpunkt unserer Arbeit liegt hierbei in der Synthese und elektronischen Charakterisierung der Zielverbindungen. Geeignete Zielverbindungen werden jedoch ebenso in Zusammenarbeit mit spezialisierten Forschungsgruppen in organisch elektronischen Anwendungen getestet werden: Die untersuchten Borane zeigen generell hohe Elektronenaffinitäten und reversible elektrochemische Reduzierbarkeit. Folglich sollen sie als n-Typ Halbleiter in organischen Feldeffekttransistoren (OFETs) verwendet werden, und können ebenso in organischen Leuchtdioden (OLEDs) oder lumineszenten elektrochemischen Zellen (LECs), entweder als Elektronen leitendes Material oder als aktiv emittierende Komponente eingesetzt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Privatdozent Dr. Frank Pammer, bis 9/2020