Synthese und Charakterisierung von Amphiphilen Donor-Akzeptor Architektur Hydriden basierend auf Rylen-Porphyrin Hybriden: Auf dem Weg zur Ladungstrennung in supramolekularen Aggregaten in Wasser

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Hirsch
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 522357978

In diesem Vorhaben soll die Synthese, die supramolekulare Organisation und die photophysikalischen Eigenschaften einer Familie neuartiger, amphiphiler Rylen-Porphyrin Donor-Akzeptor (D-A) Derivate untersucht werden. Ziel ist es, die Selbstorganisation dieser Moleküle zu kontrollieren, was von fundamentaler Bedeutung für lichtinduzierte Ladungstrennung in supramolekularen Aggregaten und Membranen in Wasser ist. Derartige Anordnungen in wässrigem Medium werden durch maßgeschneiderte molekulare Strukturen erreicht und führen durch hydrophobe Wechselwirkungen zu strikt geordneten Strukturen. Diese neuartigen Molekülverbände dienen auch als Modell Systeme für essenzielle Schritte in der Photosynthese. Hierfür werden wir in einem systematischen Ansatz, welcher zugleich auch die Integration einer Vielfalt an funktionellen Gruppen erlaubt, neuartige Porphyrin-Rylen Bola-Amphiphile synthetisieren. Ebenso werden wir auch den Einfluss dieser spezifischen Gruppen, welche die Geometrie und elektronischen Eigenschaften des einzelnen Amphiphiles verändern, auf den Aufbau der Superstruktur und der Ladungstransfereigenschaften systematisch untersuchen. Diese Strukturen sind in der Lage, verschiedenste Formen der amphiphilen supramolekularen Selbstorganisation, beispielsweise Membranen, Liposomen, Mizellen, oder helikale Säulen anzunehmen. Folglich wird der Einfluss dieser supramolekularen Strukturen auf die photophysikalischen Eigenschaften, besonders auf die Licht induzierte Ladungstrennung in den Aggregaten, untersucht. Des Weiteren soll die Inkorporation kleiner, redox-aktiver Moleküle in die supramolekulare Struktur untersucht werden. Dieses Konzept der sekundären supramolekularen Wechselwirkung wird noch weiter ausgeführt, indem das Rylen-Chromophor selbst durch die Stabilisierung von Wasserstoffbrückenbindungen in das amphiphile Motiv inkorporiert werden soll. Die synthetische Herangehensweise an diese Moleküle basiert auf der Funktionalisierung von trans-meso-substituierten Porphyrinen, welche einerseits mit dem Rylen und andererseits mit einer hydrophilen Gruppe verbunden werden. Um die nötige Hydrophilie zu erreichen, werden Carbonsäure beinhaltende, dendritische Strukturen genutzt. Daraufhin werden diese Systeme vollständig charakterisiert und auf ihre strukturellen und photophysikalischen Eigenschaften durch verschiedenste Methoden untersucht. Dies wird beispielsweise durch Cryo-Transmissions-Elektronen Mikroskopie sowie statische und zeitaufgelöste Spektroskopie - teilweise durch kooperative Zusammenarbeit - erreicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen