Bifunktionelle Photosäuren mit Mehrfarbenemission

• Antragsteller: Professor Dr. Gregor Jung
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Analytische Chemie ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445103157

Der Protonentransfer im angeregten Zustand (ESPT) stellt die bisher einzige, für analytische Zwecke praktikable photochemische Reaktion dar, die mit Fluoreszenz kombiniert werden kann. In den vergangenen Jahren haben wir ein duales Enzymsubstrat entwickelt, das je nach Vorhandensein der entsprechenden Enzyme vier verschiedene Emissionsfarben liefert. Diese Anzahl an Fluoreszenzfarben, die mit dem bloßen Auge wahrnehmbar sind, gelingt wegen der orthogonalen Reaktivität der sensitiven Pyrensubstituenten. In dem Neuantrag wollen wir das Konzept der Mehrfarbenemission auf reversible Bindungsknüpfung und auf spektroskopische Fragestellungen ausdehnen. Die Thermodynamik der Gleichgewichtsreaktionen soll im elektronischen Grundzustand über NMR-Titrationen charakterisiert werden, ihre Kinetik wird durch Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie erfasst, weil die spektroskopisch relevanten Assoziationsreaktionen zu großen spektralen Verschiebungen führen. Aus diesen Messungen lernen wir, in wieweit sich die Bindungsereignisse gegenseitig über das Pyrengerüst beeinflussen. Für die reversible Bindung, die orthogonal zum ESPT ist, soll die Bindung von Lewis–Basen an Boronsäureester studiert werden. Diesem Ansatz wird die nicht-orthogonale Kombination der ESPT-Reaktion mit der Protonenaufnahme einer photobasischen Gruppe gegenübergestellt. Neben der hierfür bereits etablierten Carboxylatfunktion bietet sich auch eine kürzlich in der Literatur verwendete Schiffsche Base als potentielle Photosuperbase an. Durch die Umkehrung der Abfolge der Aziditäten bei elektronischer Anregung kann der ESPT quasi intramolekular über ein Wasserstoffbrückenbindungsnetzwerk erfolgen, womit dessen Ausprägung in verschiedensten Lösungsmittelumgebungen studiert und seine thermodynamischen Parameter bestimmt werden können. Ein wesentlicher Inhalt des Neuantrages stellt deshalb die Darstellung der Regioisomeren in Mengen dar, die für die verschiedenen Spektroskopiearten erforderlich sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen