In situ-NMR-Untersuchung der organischen Photochromie von Spiropyran und oxazin-Norbornenen und ihrer Hompolymere

• Antragstellerin: Professorin Dr. Christina Marie Thiele
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 323314751

Spiropyrane und -oxazine zeigen bei Belichtung mit ultraviolettem Licht (UV-Licht) eine Farbänderung zumeist von farblos nach lila, welche durch eine reversible Ringöffnungsreaktion von der geschlossenen Spiro- in die geöffnete Merocyanin-Form verursacht wird. Die mit der Ringöffnung korrelierte Änderung von physikalischen Eigenschaften, wie Dipolmomenten, wird in viele Forschungsarbeiten zur Synthese von licht-responsiven Materialien genutzt. Hierbei sind vor allem Parameter, wie der maximale Anteil der offenen Form und die Geschwindigkeit des Verblassens, also die Rückreaktion zur geschlossenen Form, für die Entwicklung solcher responsiver Materialien von Interesse. Diese Eigenschaften hängen maßgeblich von den vorliegenden Umgebungsbedingungen wie Lösemittel oder Temperatur ab, da die metastabile Merocyaninform z.B. von polaren Lösemitteln stabilisiert und so die thermische Ringschlussreaktion verlangsamt wird. Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist eine systematische Untersuchung der organischer Photochromie von monomeren und polymeren Spiropyran und -oxazin-Norbornenen mit Hilfe der in-situ Belichtung-NMR-Spektroskopie. Dabei ist die Nutzung und Weiterentwicklung von NMR-spektroskopischen Methoden zur Charakterisierung organisch photochromer Systeme ein Kernpunkt unseres Forschungsvorhabens. Spiropyrane zeigen häufig Zersetzungsreaktionen bei Belichtung, sodass ein umfassendes systematisches Verständnis der Zersetzung von photochromen Spiropyran- und Spirooxazin-Norbornenen sowie deren Polymeren gleichfalls im Fokus steht, da dies einen erheblichen Einfluss auf die tatsächliche Verwendbarkeit solcher Systeme darstellt. Ebenso soll die Wechselwirkung von monomeren und polymeren Spiropyranen und -oxazinen mit (Metall-)Ionen systematisch, mittels NMR-Spektroskopie, hinsichtlich der Effekte auf die photochromen Eigenschaften untersucht und verstanden werden, sodass Transporteigenschaften von mesoporösen Hybridfilmen aktiv durch entsprechend gewählte Umgebungsbedingungen selektiv steuerbar werden. Die Monomere und Polymere werden im Arbeitskreis Andrieu-Brunsen synthetisiert und sollen dort hinsichtlich steuerbarer ionischer Transportprozesse in porösen Membranen systematisch untersucht werden. Die von uns gewonnen Erkenntnisse können wiederum zur systematischen Verbesserung von photo-responsiven Spiropyran oder -oxazin-Silica-Hybridmaterialien eingesetzt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen