@phdthesis{Schaefer2018,
  author    = {Sch{\"a}fer, Julian},
  title     = {Synthesis and Photophysical Investigation of Donor-Acceptor-Substituted meta- and para-Benzene Derivatives},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-155007},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die erfolgreiche Synthese einer Serie von bisTriarylamin (bisTAA) Verbindungen vorgestellt. Zum einen wurde das Substitutionmuster an der Benzol Br{\"u}ckeneinheit in Form einer meta- bzw. para-St{\"a}ndigkeit der Redoxzentren (pX bzw. mX), und zum anderen die energetische Lage der Br{\"u}ckeneinheit durch zwei elektronen-schiebende oder ziehende Substituenten X (mit X = OMe, Me, Cl, CN, NO2) in 2,5-Position variiert. Im Falle der meta-Serie wurden auch einige in 4,6-Position substituierte Verbinungen hergestellt (mX46). Die neutral Verbindungen wurden bez{\"u}glich ihrer elektrochemischen und photophysikalischen Eigenschaften untersucht. Durch Oxidation konnten die gemischt valenten (MV), kationischen bisTAA-Verbindungen erzeugt werden. Der thermisch induzierte Lochtransfer (HT) wurde durch temperatur-abh{\"a}ngige ESR-Spektroskopie untersucht. W{\"a}hrend die HT-Rate k und HT-Barriere ΔG in mX unbeeinflusst von den Substituenten X sind, steigen gleichzeitig k und ΔG in der pX-Serie mit zunehmenden Elektonenschub von X an. Diese zun{\"a}chst widerspr{\"u}chliche Beobachtung konnte durch einen ansteigenden Einfluss von L{\"o}sungsmitteleffekten und dadurch resultierend, einer zus{\"a}tzlichen effektiven Barriere erkl{\"a}rt werden. Der optisch induzierte Lochtransfer wurde mittels UV/Vis/NIR-Spektroskopie untersucht. Die pX-Serie zeigte eine Zuhname der elektronischen Kopplung V und dementsprechende eine Abnahme von ΔG, mit Anstieg des elektonenschiebenden Charakters von X. F{\"u}r mX war eine spektroskopische Bestimmung dieser Parameter nicht m{\"o}glich. Die mX46-Serie zeigte ein intermedi{\"a}res Verhalten, wobei MV-Verbindungen mit stark elektronenschiebenden X eine {\"a}hnliche hohe Kopplungen wie pX aufwiesen, was mit Hilfe von DFT-Rechnungen bez{\"u}glich der Molek{\"u}lorbitale erkl{\"a}rt werden konnte. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die Synthese einer Serie von Verbindungen mit Triarylamin (TAA) als Donor und Naphthalindiimid (NDI) als Akzeptor vorgestellt. Auch hier wurde zum einen das Substitutionmuster an der Benzol-Br{\"u}ckeneinheit in Form einer meta- bzw. para-St{\"a}ndigkeit der Redoxzentren (pXNDI bzw. mXNDI) variieiet und die energetische Lage der durch X (mit X = OMe, Me, Cl, CN, NO2) in 2,5-Position variiert. Außerdem wurde die in 4,6-Position substituierte Verbinungen mOMe46NDI hergestellt. Alle Verbindungen wurden bez{\"u}glich ihrer elektochemischen und photophysikalischen Eigenschaften untersucht. Die Elektronentransferprozesse der Ladungsseparierung (CS) und Ladungsrekombination (CR) dieser Verbindungen sollten mittels transienter Absorptionsspektroskopie (TA) in Toluol untersucht werden. F{\"u}r die Nitroverbindungen p-/mNO2NDI war dies nicht m{\"o}glich, da sich diese unter Bestrahung zersetzten. Die CR von pXNDI waren nicht im ns-Bereich detektierbar, weshalb sich auf die mXNDI-Serie (mit X = OMe-CN) konzentriert wurde. Die CS wurde mittels fs-TA untersucht. Nach optischer Anregung konnte die Bildung eines CS-Zustandes detektiert werden, dessen Bildungsgeschwindigkeit hin zu elektronen-ziehenden Substituenten X steigt. Die CR wurde mit ns-TA untersucht. Sie findet in der Marcus invertierten Region statt und zeichnet sich wird durch ein biexponentialles Abklingverhaten, was durch ein Singulet-Triplett Gleichgewicht im CS-Zustand zustande kommt, aus. Durch Anlegen eines externen Magnetfeldes ließ sich das Abklingverhalten entscheidend ver{\"a}ndern und es konnte eine Singulett-Triplett Aufspaltung nachgewiesen werden. Dieser Befund konnte weiterhin durch Simulation der Abklingkurven best{\"a}tigt werden. In beiden Teilen dieser Arbeit konnte ein entscheidender Einfluss der Benzolbr{\"u}cke auf die auftretenden Ladungstransferprozesse gezeigt werden. F{\"u}r den HT in Grundzustand der MV bisTAA Verbindungen, sowie der ET im angeregten Zustand der Donor-Akzeptor-Verbindungen, wurden die h{\"o}chsten ET-Raten f{\"u}r die para-Serien pX und pXNDI gefunden, w{\"a}hrend die meta-Serien mX und mXNDI deutlch kleine Transferraten aufwiesen. In beiden Studien zeigten die meta46-Verbindungen mX46 und mOMeNDI46 ein intermedi{\"a}res Verhalten, zwischen denen der para- und meta-Verbindungen.},
  subject      = {Synthese},
  language  = {en}
}