@phdthesis{Jarre2011,
  author    = {Jarre, Gerald},
  title     = {Funktionalisierte Nanodiamanten - Diels-Alder-Reaktion auf Nanodiamantpartikeln},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-56229},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {F{\"u}r Diamantpartikel basiert diese Funktionalisierungschemie auf den bereits vorhanden Oberfl{\"a}chengruppen, die durch die Synthese und Reinigung entstanden sind. Die stabilste Anbindung w{\"a}re eine C-C-Verkn{\"u}pfung der Diamantatome auf der Oberfl{\"a}che mit den organischen Reagenzien. Um diese Verkn{\"u}pfung zu erreichen, wurde die Oberfl{\"a}che mittels Diels-Alder-Reaktion funktionalisiert. Grundvoraussetzung hierf{\"u}r ist eine Oberfl{\"a}che, die {\"u}ber eine ausreichende Menge an C=C-Doppelbindungen verf{\"u}gt. Dies wurde durch eine thermische Behandlung erreicht. Die gewonnenen Ergebnisse zeigen, dass ab einer Behandlungstemperatur von 750 °C keine funktionellen Gruppen durch die eingesetzten Analysemethoden mehr nachgewiesen werden k{\"o}nnen. Die Elementaranalyse der einzelnen Proben zeigt einen deutlichen Anstieg des Kohlenstoffgehaltes. Nach erfolgreicher thermischer Behandlung des Diamanten wurde durch die Verwendung von Cyclopentadien und Anthracen als Dien gezeigt, dass eine Funktionalisierung {\"u}ber eine Diels-Alder-Reaktion generell m{\"o}glich ist. Daher wurde als alternatives Dien ein o-Chinodimethan eingesetzt. Hierzu wurde eine systematische Untersuchung der Umsetzung der unterschiedlichen thermisch behandelten Proben mit α,α'-Dibrom-o-xylol durchgef{\"u}hrt. Hierdurch wurde gezeigt, dass der Ausgangsdiamant bei mindestens 750 °C behandelt werden muss, um eine messbare Oberfl{\"a}chenbelegung zu erhalten. Im Anschluss wurde die Funktionalisierbarkeit der eingef{\"u}hrten Arylgruppen {\"u}berpr{\"u}ft. Durch die Einf{\"u}hrung unterschiedlicher funktioneller Gruppen ist es dann m{\"o}glich, Molek{\"u}le f{\"u}r spezielle Anwendungen anzubinden. Durch die Anwendung der klassischen Aromatenchemie war es m{\"o}glich, die aromatischen Oberfl{\"a}chen zu nitrieren und sulfonieren. Die Sulfons{\"a}uregruppe konnte partiell zum Thiol reduziert werden. Durch Umsetzung dieser Thiolgruppen war es m{\"o}glich, einen mannosemodifizierten sowie einen farbstoffmodifizierten Diamanten herzustellen. Da die nachtr{\"a}gliche Einf{\"u}hrung von Carboxylgruppen mit hohem synthetischem Aufwand verbunden ist, wurde alternativ ein carboxyltragender Vorl{\"a}ufer mit dem thermisch behandelten Diamant umgesetzt. Hierbei wurde eine Oberfl{\"a}chenbelegung von ca. 0.8 mmol g-1 erreicht (Ausgangsdiamant thermisch behandelt bei 750 °C). Im Anschluss wurde die S{\"a}uregruppe mit einem einfach gesch{\"u}tzten Diamin weiterfunktionalisiert. Hierbei wurden unterschiedliche Methoden zur Amidbildung getestet. Als effektivste Methode stellte sich die Synthese {\"u}ber ein S{\"a}urechlorid heraus. Infolgedessen war eine weitgehende Umsetzung (ca. 94 - 88 \%) der S{\"a}uregruppe m{\"o}glich. Eine weitere wichtige funktionelle Gruppe f{\"u}r die Anbindung gr{\"o}ßerer Einheiten stellen die Amine dar. Diese lassen sich einfach darstellen, z. B. durch Reduktion von Cyanogruppen. Daher wurde 2,3-Bis-(brommethyl)-5,6-dicyanopyrazin als Edukt f{\"u}r die Funktionalisierung eingesetzt. Nach anschließender Reduktion der Cyanogruppen wurden prim{\"a}re Amine erhalten. Die so erzeugte Aminogruppe wurde mit Biotin weiter funktionalisiert. Die bisher eingesetzten o-Chinodimethane sind ausschließlich durch 1,4-Eliminierung zug{\"a}nglich. Eine sinnvolle Alternative zu diesem Vorl{\"a}ufer ist die Verwendung eines Cyclobutenderivates. Der Vorteil liegt in einer einfacheren Reinigung des Produktdiamanten. Als Testverbindung wurde 2,4-Bis-(methylsulfonyl)-5,6-dihydro-cyclobuta-[d]-pyrimidin verwendet. Nach erfolgreicher Umsetzung mit dem Diamanten wurden die Thioethergruppen in Sulfone {\"u}berf{\"u}hrt und in 2-Position wurde das Sulfon gegen eine Aminogruppe ausgetauscht. Neben den durchgef{\"u}hrten Funktionalisierungsreaktionen wurde eine nasschemische Nachweismethode zur Quantifizierung von prim{\"a}ren Aminen entwickelt. Ein Vorteil des Verfahrens ist, dass der Nachweis auf einfache Weise durchf{\"u}hrbar ist und nur 1 - 2 mg Diamantprobe n{\"o}tig sind. Die gewonnen Ergebnisse zeigen, dass durch den Nachweis verl{\"a}ssliche Angaben {\"u}ber die genaue Aminmenge erhalten werden.},
  subject      = {Funktionalisierung <Chemie>},
  language  = {de}
}