Einzelmolekülchemie am Beispiel der Metathese-Reaktion
Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Verfolgung chemischer Reaktion mit den Methoden der Einzelmolekülspektroskopie verspricht metastabile Reaktionsintermediate und Reaktionsverzweigungen aufzudecken, die in Ensembleexperimenten verborgen bleiben. Wir haben anhand von zwei Modellreaktionen, der Pd(0)-katalysierten Deallylierung eines Allyloxyaromaten und der Tetrazen-Diels-Alder-Reaktion, sowohl die präparative Handhabung als auch die Werkzeuge der Datenauswertung exploriert und verfeinert, um die Einzelmolekülchemie als experimentelle Möglichkeit einer größeren Community zugänglich zu machen. Nach unseren Erkenntnissen werden die Reaktionsbedingungen der homogenen Umgebung einer Lösung am besten dadurch abgebildet, dass der reaktive Fluorophor nach Passivierung durch eine Silanschicht in entstehende Lücken aufgebracht wird, so dass die reaktive Gruppe in die überstehende Lösung hineinragt. Als Qualitätskriterium haben wir die Reaktionskinetik herangezogen, die an der so gestalteten Grenzfläche die Reaktionsordnung und - geschwindigkeitskonstanten der Lösungsreaktion widerspiegelt. Die Insertion von Pd in eine C-O-Bindung zeigt sich als kurzlebiger Dunkelzustand in der Umwandlung eines blaufluoreszierenden Allylpyrenolderivates in das Pyrenolatanion. Weder im Ensembleexperiment noch in einem fluorogenen Ansatz konnte dieses Intermediat kinetisch erfasst werden. Auf der anderen Seite mussten auch photochemische Reaktionen als Nebenreaktionen in der Analyse berücksichtigt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Surface Preparation for Single-Molecule Chemistry. Langmuir 35 (2019), 2506-2516
J. Menges, A. Clasen, M. Jourdain, J. Beckmann, C. Hoffmann, J. König, G. Jung
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Exploring Differences in Excited-State Properties of Styryl-BODIPY Chromophores upon Change from α- to β-Substitution. Z. Phys. Chem. 234 (2020), 1735-1758
M. Scholz, C. Hoffmann, J. Klein, M. Wirtz, G. Jung, K. Oum
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Kinetics of Palladium(0)-Allyl Interactions in the Tsuji-Trost Reaction, derived from Single-Molecule Fluorescence Microscopy. ChemCatChem 12 (2020), 2630-2637
J. Menges, A. Grandjean, A. Clasen, G. Jung
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Bioorthogonal Red and Far-Red Fluorogenic Probes for Wash-Free Live-Cell and Superresolution Microscopy. ACS Cent. Sci. 7 (2021), 1561-1571
P. Werther, K. Yserentant, F. Braun, K. Grußmayer, V. Navikas, M. Yu, Z. Zhang, M.J. Ziegler, C. Mayer, A.J. Gralak, M. Busch, W. Chi, F. Rominger, A. Radenovic, X. Liu, E.A. Lemke, T. Buckup, D.-P. Herten, R. Wombacher
