@phdthesis{Rehm2008,
  author    = {Rehm, Thomas Helge},
  title     = {A Guide to Supramolecular Assemblies in Polar Solutions - From Nanometre-Sized Cyclic Dimers to Large Vesicular Structures},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-28359},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {This PhD thesis introduced several concepts for the construction of new supramolecular assem-blies in polar solvents. Although the building blocks differ in their binding mode and association strength they follow the same principle: one main driving force for the self-assembly in polar solutions in combination with one texturing force. The main self-assembly process is based on the mutual interaction of hydrogen-bond enforced ion pairs which deliver the association energy needed for stable, supramolecular structures even in polar solvents. The texturing force itself is represented by the linkers between the zwitterionic building blocks or parts of them. The different length and functionalization of the linkers have a tremendous influence on the mode of self-assembly leading to cyclic dimers, vesicles, layers or solid spheres. Hence, this principle is suitable for the construction of programmable monomers. Since the derivatisation of the main binding motive is rather simple it offers a great number of new and undoubtedly fascinating structures with potential applications in material and biomimetic science.},
  subject      = {Supramolekulare Chemie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Renner2021,
  author    = {Renner, Rebecca},
  title     = {Aggregation, Chirality and Reduction of Nonplanar Polycyclic Aromatic Hydrocarbons},
  doi       = {10.25972/OPUS-24700},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-247000},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Within this thesis the interactions between novel corannulene derivatives in solution as well as in the solid state by changing the imide residue of a literature known extended corannulene dicarboximide were investigated, in order to obtain a better understanding of the packing and possible charge transport in potential applications. Accordingly, the goal of the work was to synthesize and investigate an electron-poor corannulene bis(dicarboximide) based on previously published work but with higher solubility and less steric encumbrance in imide position to enable self-assembly in solution. To obtain further insights into the conformational stability, structure and chiroptical properties of heavily twisted PBIs another aim of this thesis was the design, synthesis, and optoelectronic investigation of various fourfold directly arylated PBIs by substitution in bay position with smaller hydrocarbons with different steric demand, i.e., benzene, naphthalene and pyrene, which should be separable by chiral high performance liquid chromatography (HPLC). As of yet, no concise study concerning the optical and electronic properties of differently core-substituted PBIs in the neutral as well as the mono- and dianionic state in solution is available, which also elucidates the origin of the different optical transitions observed in the absorption and emission spectra. Thus, in this thesis, the investigation of five PBI derivatives with different frontier energetic levels to produce a reference work of reduced PBIs was tackled.},
  subject      = {Corannulene},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Sengupta2011,
  author    = {Sengupta, Sanchita},
  title     = {Bio-inspired Zinc Chlorin Dye Assemblies for Supramolecular Electronics},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-66935},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Chlorophylls are the most important pigments owing to their involvement in photosynthesis. They perform multiple functions that arise due to their optical and redox as well as packing properties. Semisynthetic zinc chlorins investigated in this thesis are the counterparts for the natural protein-free bacteriochlorophyll (BChl) c assemblies in light-harvesting (LH) systems in bacterial chlorosomes. The major advantage of the zinc chlorin model compounds over the native BChls lies in their facile semisynthetic accessibility from chlorophyll a (Chl a), their higher chemical stability and the possibility to influence their packing by suitable chemical modifications of peripheral side chains. Whilst the favorable excitonic properties and the suitability of ZnChl and natural BChl c dye aggregates for long distance exciton transport are well documented, charge transport properties of aggregates of semisynthetic ZnChls are hitherto unexplored. The present study involves structural elucidations of aggregates of a variety of semisynthetic zinc chlorin derivatives in solution, in solid state and on surfaces by combination of spectroscopic, crystallographic and microscopic techniques, followed by investigation of charge transport properties and conductivities of these aggregates. Chart 1 shows the different ZnChls synthesized in this work that are functionalized with hydroxy or methoxy substituents at 31 position and contain different substituents at the 172-position benzyl ester functional group. The self-assembly of these dyes is strongly dependent upon their chemical structures. While ZnChls 1a, 2a, 3, which are functionalized with 31-hydroxy group bearing dodecyl and oligoethylene glycol side chains form well-soluble rod aggregates, the corresponding 31-methoxy functionalized counterparts 1b, 2b form stacks in solution and on surfaces. These supramolecular polymers have been studied in detail in Chapter 3 by UV/Vis and circular dichroism (CD) spectroscopy and dynamic light scattering (DLS). These studies provided useful insights into the aggregation process of these two types of aggregates. Whereas 31-hydroxy functionalized ZnChl 1a self-assemble into rod aggregates via an isodesmic mechanism, corresponding stack aggregates of ZnChl 1b are formed by a cooperative nucleation-elongation pathway. Detailed electron microscopic studies such as transmission electron microscopy (TEM) and scanning transmission electron microscopy (STEM) provided unequivocal evidence for hollow tubular nanostructures of water-soluble 31-hydroxy zinc chlorin 3 aggregates for the first time. The measured tube diameter of ~ 5-6 nm of these aggregates is in excellent agreement with electron microscopy data of BChl c rod aggregates in chlorosomes (Chloroflexus aurantiacus, diameter ~ 5-6 nm) and thus complied with the tubular model postulated by Holzwarth and Schaffner... In concord with their highly organized structures, micrometer-scale one dimensionality, robust nature and efficient charge transport capabilities, these self-assembled ZnChl nanotubular, stack and liquid crystalline assemblies are highly promising for supramolecular electronic applications. Research efforts in utilizing these assemblies for (opto)electronic device fabrication, for instance, in organic field effect transistors, should thus be rewarding in the future...},
  subject      = {Supramolekulare Chemie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{PeethambaranNairSyamala2021,
  author    = {Peethambaran Nair Syamala, Pradeep},
  title     = {Bolaamphiphilic Rylene Bisimides: Thermodynamics of Self-assembly and Stimuli-responsive Properties in Water},
  doi       = {10.25972/OPUS-21342},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-213424},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {The present thesis demonstrates how different thermodynamic aspects of self-assembly and stimuli-responsive properties in water can be encoded on the structure of π-amphiphiles, consisting of perylene or naphthalene bisimide cores. Initially, quantitative thermodynamic insights into the entropically-driven self-assembly was studied for a series of naphthalene bisimides with UV/Vis and ITC measurements, which demonstrated that their thermodynamic profile of aggregation is heavily influenced by the OEG side chains. Subsequently, a control over the bifurcated thermal response of entropically driven and commonly observed enthalpically driven self-assembly was achieved by the modulation of glycol chain orientation. Finally, Lower Critical Solution Temperature (LCST) phenomenon observed for these dyes was investigated as a precise control of this behavior is quintessential for self-assembly studies as well as to generate 'smart' materials. It could be shown that the onset of phase separation for these molecules can be encoded in their imide substituents, and they are primarily determined by the supramolecular packing, rather than the hydrophobicity of individual monomers.},
  subject      = {Supramolekulare Chemie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{MezaChincha2021,
  author    = {Meza Chincha, Ana Lucia},
  title     = {Catalytic Water Oxidation with Functionalized Ruthenium Macrocycles},
  doi       = {10.25972/OPUS-20962},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-209620},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {In light of the rapidly increasing global demand of energy and the negative effects of climate change, innovative solutions that allow an efficient transition to a carbon-neutral economy are urgently needed. In this context, artificial photosynthesis is emerging as a promising technology to enable the storage of the fluctuating energy of sunlight in chemical bonds of transportable "solar fuels". Thus, in recent years much efforts have been devoted to the development of robust water oxidation catalysts (WOCs) leading to the discovery of the highly reactive Ru(bda) (bda: 2,2'-bipyridine-6,6'-dicarboxylic acid) catalyst family. The aim of this thesis was the study of chemical and photocatalytic water oxidation with functionalized Ruthenium macrocycles to explore the impact of substituents on molecular properties and catalytic activities of trinuclear macrocyclic Ru(bda) catalysts. A further objective of this thesis comprises the elucidation of factors that influence the light-driven water oxidation process with this novel class of supramolecular WOCs.},
  subject      = {Rutheniumkomplexe},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Munzert2018,
  author    = {Munzert, Stefanie Martina},
  title     = {Coordination of dynamic metallosupramolecular polymers (MEPEs)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-160650},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Several transition metal ions, like Fe2+, Co2+, Ni2+, and Zn2+ complex to the ditopic ligand 1,4-bis(2,2':6',2''-terpyridin-4'-yl)benzene. Due to the high association constant, metal ion induced self-assembly of Fe2+, Co2+, and Ni2+ leads to extended, rigid-rod like metallo-supramolecular coordination polyelectrolytes (MEPEs) even in aqueous solution. Here, the kinetics of coordination and the kinetics of growth of MEPEs are presented. The species in solutions are analyzed by stopped-flow fluorescence spectroscopy, light scattering, viscometry and cryogenic transmission electron microscopy. At near-stoichiometric amounts of the reactants, high molar masses are obtained, which follow the order Ni-MEPE ~ Co-MEPE < Fe-MEPE. Furthermore, a way is presented to adjust the average molar mass, chain-length and viscosity of MEPEs using the monotopic chain stopper 4'-(phenyl)-2,2':6',2''-terpyridine.},
  subject      = {Supramolekulare Chemie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Urban2009,
  author    = {Urban, Christian},
  title     = {Design, Synthese und Untersuchung eines Membrantransporters f{\"u}r acetylierte Aminos{\"a}uren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-38094},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein synthetischer Membrantransporter f{\"u}r acetylierte Aminos{\"a}urecarboxylate entworfen und hergestellt. Als Bindungsstelle f{\"u}r die Carboxylate wurde das Guanidiniocarbonylpyrrol-Motiv von Schmuck verwendet. In den Seitenarm des Pyrrols wurde ein L-Valinamid-Rest eingebracht, um die M{\"o}glichkeit zu zus{\"a}tzlichen Wasserstoffbr{\"u}ckenbindungen zu bieten und gegebenenfalls Substrat- und Enantioselektivit{\"a}t zu erreichen. Zur Herstellung der L{\"o}slichkeit in unpolaren Medien wie dem Inneren der Zellmembran musste eine lipophile Gruppe eingebracht werden. Als l{\"o}slichkeitsvermittelnder Rest wurde Tris-(Dodecyloxy)phenylmethylen ausgew{\"a}hlt, das drei lange unpolare Alkylreste tr{\"a}gt. Zusammengenommen ergab sich so ein Rezeptor f{\"u}r Oxo-Anionen und speziell f{\"u}r Aminos{\"a}urecarboxylate mit erh{\"o}hter L{\"o}slichkeit in organischen Medien. Somit war die F{\"a}higkeit zu Membrantransport gegeben. In Kraftfeldrechnungen erhielt man die vermutliche Struktur des Rezeptor-Substrat-Komplexes, der eine Kombination aus einer Salzbr{\"u}cke, Wasserstoffbr{\"u}ckenbindungen und einer Stapelwechselwirkung von Guanidinum-Kation, Benzylgruppe und ggf. aromatischem Rest des Aminos{\"a}uresubstrates aufweist. Nach erfolgreicher Synthese wurde in Extraktionsexperimenten die F{\"a}higkeit des Rezeptors erprobt, Aminos{\"a}urecarboxylate aus einer w{\"a}ssrigen in eine organische Phase aus zu {\"u}berf{\"u}hren. Man erhielt das beste Extraktionsverm{\"o}gen f{\"u}r Ac-Trp-OH, gefolgt von Ac Phe OH und Ac Tyr OH. Es wurde eine neue Formel aufgestellt, mit der aus den pKS-Werten der Substrate und den Extraktionsdaten mit und ohne Rezeptor die Bindungskonstanten der Rezeptor-Substrat-Komplexe berechnet werden konnten. Die Gr{\"o}ße der Bindungkonstanten entsprach der Reihenfolge Trp > Tyr > Phe ~ Val mit den h{\"o}chsten Bindungskonstanten f{\"u}r das Tryptophanderivat mit 1.5*10E4 1/M. Zur Best{\"a}tigung der Bindungskonstanten wurden ITC-Messungen durchgef{\"u}hrt. Es wurden Messungen des Rezeptors in Chloroform mit den tert-Butylammoniumsalzen der acetylierten Aminos{\"a}uren Phenylalanin, Tyrosin und Valin durchgef{\"u}hrt. F{\"u}r die Werte von Enthalpie und Entropie konnten bei dieser Auswertung konsistente Werte ermittelt werden. Die h{\"o}chsten Werte der Enthalpie erhielt man f{\"u}r das Tyrosinderivat mit 3.7*10E3 cal/mol, gefolgt vom Phenylalaninderivat mit 2.8*10E3 cal/mol und Valinderivat mit 1.3*10E3 cal/mol. Diese Abstufung entspricht dem Einfluss des aromatischen Restes, der durch die Stapelwechselwirkung mit dem Guanidinium-Kation die Bindungsw{\"a}rme erh{\"o}ht und durch den damit verbundenen engeren Komplex den Wert f{\"u}r die Entropie senkt. F{\"u}r die Evaluierung des Transportverm{\"o}gens wurden U-Rohr-Versuche verschiedener Art durchgef{\"u}hrt. Es wurde ein Gradient von pH 6 in der Ausgangsphase auf pH 8 in der Zielphase eingesetzt, wodurch der Rezeptor an der Grenzfl{\"a}che zur Zielphase deprotoniert wurde, was zu gerichtetetem Transport f{\"u}hrte. Es ergaben sich recht starke Unterschiede f{\"u}r die Fluxwerte der einzelnen Substraten, die der Reihenfolge Val > Phe > Ala > Trp > Tyr folgten. Dabei wurde das Valinderivat um den Faktor 17 schneller als das Tyrosinderivat bef{\"o}rdert, mit dem recht hohen Flux von 1.11*10E-6 mol/m2*s, was nahe an den h{\"o}chsten literaturbekannten Wert f{\"u}r acetylierte Aminos{\"a}uren heranreicht. Durch Verwendung gleicher Substratkonzentrationen in Start- und Zielphase konnte aktiver Transport nachgewiesen werden, d.h. Transport gegen das Konzentrationsgef{\"a}lle. Die Triebkraft des Transportes war der Gradient von pH 6 auf pH 8 zwischen Ausgangs- und Zielphase, der durch den Symport von Substrat und einem Proton ausgeglichen wurde. Bei einem kompetitiven Versuch mit einer Mischung der verschiedenen Substrate in der Ausgangsphase wurden ver{\"a}nderte Fluxwerte und Selektivit{\"a}ten festgestellt. Die neue Reihenfolge der Transportgeschwindigkeit war nun Trp > Phe > Val > Tyr > Ala, wobei die Fluxwerte fast durchgehend niedriger waren als im Einzelversuch. Die Ver{\"a}nderung der Werte erschließt sich bei Vergleich mit den thermodynamischen Daten aus den Extraktionsexperimenten. Bei direkter Konkurrenz um den Rezeptor wurden diejenigen Substrate mit den h{\"o}chsten Bindungskonstanten bevorzugt, unabh{\"a}ngig von ihrer Transportgeschwindigkeit. Die schw{\"a}cher bindenden Substrate wurden aus dem Komplex verdr{\"a}ngt und wiesen deswegen niedrigere Transportwerte auf. Der kompetitive Versuch ist somit eine st{\"a}rkere Abbildung der Bindungsst{\"a}rke und entspricht eher der Situation in einer realen Zelle.},
  subject      = {Molekulare Erkennung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Shen2021,
  author    = {Shen, Chia-An},
  title     = {Dicyanomethylene Squaraines: Aggregation and G-Quadruplex Complexation},
  doi       = {10.25972/OPUS-24359},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-243599},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Squaraine dyes have attracted more attention in the past decade due to their strong and narrow absorption and fluorescence along with the easily functionalized molecular structure. One successful approach of core functionalization is to replace one oxygen of the squaric carbonyl group with a dicyanomethylene group, which shifts the absorption and emission into the near infrared (NIR) region and at the same time leads to a rigid, planar structure with C2v symmetry. However, such squaraines tend to aggregate cofacially in solution due to dispersion forces and dipole-dipole interactions, usually leading to H-type exciton coupling with undesired blue-shifted spectrum and quenched fluorescence. Therefore, the goal of my research was the design of dicyanomethylene-substituted squaraine dyes that self-assemble into extended aggregates in solution with J-type coupling, in order to retain or even enhance their outstanding optical properties. Toward this goal, bis(squaraine) dyes were envisioned with two squaraine units covalently linked to trigger a slip-stacked packing motif within the aggregates to enable J-type coupling. In my first project, bis(squaraine) dye BisSQ1 was synthesized, in which two dicyanomethylene squaraine chromophores are covalently linked. Concentration and temperature-dependent UV/Vis/NIR spectroscopy experiments reveal that BisSQ1 undergoes cooperative self-assembly resulting in J-type aggregates in a solvent mixture of toluene/1,1,2,2-tetrachloroethane (TCE) (98:2, v/v). The J type exciton coupling is evident from the significantly red shifted absorption maximum at 886 nm and the fluorescence peak at 904 nm. In conclusion, this was a first example to direct squaraine dye aggregation in solution to the more desired slip-stacked packing leading to J-type exciton coupling by simply connecting two dyes in a head-to-tail bis chromophore structure. Connecting two squaraine dyes with an additional phenylene spacer (BisSQ2) leads to two different polymorphs with very distinct absorption spectra upon cooling down a solution of BisSQ2 in a solvent mixture of toluene/TCE (98:2, v/v) with different rates. Accordingly, rapid cooling resulted in rigid helical nanorods with an absorption spectrum showing a panchromatic feature, while slow cooling led to a sheet-like structure with a significant bathochromic shift in the absorption spectrum. It was discovered that the conventional molecular exciton model failed to explain the panchromatic absorption features of the nanorods for the given packing arrangement, therefore more profound theoretical investigations based on the Essential States Model (ESM) were applied to unveil the importance of intermolecular charge transfer (ICT) to adequately describe the panchromatic absorption spectrum. Moreover, the red-shift observed in the spectrum for the sheet-like structure can be assigned to the interplay of Coulomb coupling and ICT-mediated coupling. Furthermore, the same bis-chromophore strategy was adopted for constructing an NIR-II emitter with a bathochromically-shifted spectrum. In chloroform, BisSQ3 exhibits an absorption maximum at 961 nm with a significant bathochromic shift (1020 cm-1) compared to the reference mono-squaraine SQ, indicating intramolecular J-type coupling via head-to-tail arrangement of two squaraine dyes. Moreover, BisSQ3 shows a fluorescence peak at 971 nm with a decent quantum yield of 0.33\%. In less polar toluene, BisSQ3 self-assembles into nanofibers with additional intermolecular J-type coupling, causing a pronounced bathochromic shift with absorption maximum at 1095 nm and a fluorescence peak at 1116 nm. Thus, connecting two quinoline-based squaraines in a head-to-tail fashion leads to not only intra-, but also intermolecular J-type exciton coupling, which serves as a promising strategy to shift the absorption and emission of organic fluorophores into the NIR-II window while retaining decent quantum yields. In conclusion, my research illustrates based on squaraine dyes how a simple modification of the molecular structure can significantly affect the aggregation behavior and further alter the optical properties of dye aggregates. Elongated supramolecular structures based on dicyanomethylene substituted squaraine dyes were successfully established by covalently linking two squaraine units to form a bis-chromophore structure. Then, a simple but efficient general approach was established to direct squaraine dye aggregation in solution to the more desired slip-stacked packing leading to J-type exciton coupling by directly connecting two squaraine dyes in a head-to-tail fashion without spacer units. Moreover, the additional spacer between the squaraine dyes in BisSQ2 allowed different molecular conformations, which leads to two different morphologies depending on the cooling rates for a hot solution. Hence, this is a promising strategy to realize supramolecular polymorphism. In general, it is expected that the concept of constructing J-aggregates by the bis-chromophore approach can be extended to entirely different classes of dyes since J-aggregates possess a variety of features such as spectral shifts into the NIR window, fluorescence enhancement, and light harvesting, which are commonly observed and utilized for numerous fundamental studies and applications. Moreover, the insights on short-range charge transfer coupling for squaraine dyes is considered of relevance for all materials based on alternating donor-acceptor π-systems. The panchromatic spectral feature is in particular crucial for acceptor-donor-acceptor (ADA) dyes, which are currently considered as very promising materials for the development of bulk heterojunction solar cells.},
  subject      = {Squaraine},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kaufmann2019,
  author    = {Kaufmann, Christina},
  title     = {Discrete Supramolecular Architectures of Bay-linked Perylene Bisimide Dimers by Self-Assembly and Folding},
  doi       = {10.25972/OPUS-17300},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-173005},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Supramolecular self-assembly of perylene bisimide (PBI) dyes via non-covalent forces gives rise to a high number of different PBI architectures with unique optical and functional properties. As these properties can be drastically influenced by only slightly structural changes of the formed supramolecular ensembles (Chapter 2.1) the controlled self-assembly of PBI dyes became a central point of current research to design innovative materials with a high potential for different applications as for example in the fields of organic electronics or photovoltaics. As PBI dyes show a strong tendency to form infinite aggregated structures (Chapter 2.2) the aim of this thesis was to precisely control their self-assembly to create small, structurally well-defined PBI assemblies in solution. Chapter 2.3 provides an overview on literature known strategies that were established to realize this aim. It could be demonstrated that especially backbone-directed intra- and intermolecular self-assembly of covalently linked Bis-PBI dyes evolved as one of the most used strategies to define the number of stacked PBI chromophores by using careful designed spacer units with regard to their length and flexibility. By using conventional spectroscopic methods like UV/Vis and fluorescence experiments in combination with NMR measurements an in-depth comparison of the molecular and optical properties in solution both in the non-stacked and aggregated state of the target compounds could be elucidated to reveal structure-property relationships of different PBI architectures. Thus, it could be demonstrated, that spacer units that pre-organize two PBI chromophores with an inter-planar distance of r < 7 {\AA} lead to an intramolecular folding, whereas linker moieties with a length between 7 to 11 {\AA} result in an intermolecular self-assembly of the respective Bis-PBIs dyes via dimerization to form well-defined quadruple PBI pi-stacks. Hence, if the used spacer units ensure an inter-planar distance r > 14 {\AA} larger oligomeric PBI pi-stacks are generated. In Chapter 4 a detailed analysis of the exciton coupling in a highly defined H-aggregate quadruple PBI pi-stack is presented. Therefore, bay-tethered PBI dye Bis-PBI 1 was investigated by concentration-dependent UV/Vis spectroscopy in THF and toluene as well as by 2D-DOSY-NMR spectroscopy, ESI mass spectrometry and AFM measurements confirming that Bis-PBI 1 self-assembles exclusively into dimers with four closely pi-stacked PBI chromophores. Furthermore, with the aid of broadband fluorescence upconversion spectroscopy (FLUPS) ensuring broadband detection range and ultrafast time resolution at once, ultrafast Frenkel exciton relaxation and excimer formation dynamics in the PBI quadruple pi-stack within 1 ps was successfully investigated in cooperation with the group of Dongho Kim. Thus, it was possible to gain for the first time insights into the exciton dynamics within a highly defined synthetic dye aggregate beyond dimers. By analysing the vibronic line shape in the early-time transient fluorescence spectra in detail, it could be demonstrated that the Frenkel exciton is entirely delocalized along the quadruple stack after photoexcitation and immediately loses its coherence followed by the formation of the excimer state. In Chapter 5 four well-defined Bis-PBI folda-dimers Bis-PBIs 2-4 were introduced, where linker units of different length (r < 7 {\AA}) and steric demand were used to gain distinct PBI dye assemblies in the folded state. Structural elucidation based on in-depth UV/Vis, CD and fluorescence experiments in combination with 1D and 2D NMR studies reveals a stacking of the two PBI chromophores upon folding, where geometry-optimized structures obtained from DFT calculations suggest only slightly different arrangements of the PBI units enforced by the distinct spacer moieties. With the resulting optical signatures of Bis-PBIs 2-4 ranging from conventional Hj-type to monomer like absorption features, the first experimental proof of a PBI-based "null-aggregate" could be presented, in which long- and short-range exciton coupling fully compensate each other. Hence, the insights of this chapter pinpoint the importance of charge-transfer mediated short-range exciton coupling that can significantly influence the properties of pi-stacked PBI chromophores In the last part of this thesis (Chapter 6), spacer-controlled self-assembly of four bay-linked Bis-PBI dyes Bis-PBIs 5-8 into well-defined supramolecular architectures was investigated, where the final aggregate structures are substantially defined by the nature of the used spacer units. By systematically extending the backbone length from 7 to 15 {\AA} defining the inter-planar distance between the tethered chromophores, different assemblies from defined quadruple PBI pi-stacks to larger oligomeric pi-stacks could be gained upon aggregation. In conclusion, the synthesis of nine covalently linked PBI dyes in combination with a detailed investigation of their spacer-mediated self-assembly behaviour in solution concerning structure-properties-relationships was presented within this thesis. The results confirm a strong exciton coupling in different types of Bis-PBI architectures e.g. folda-dimers or highly defined quadruple pi-stacks, which significantly influences their optical properties upon self-assembly.},
  subject      = {Supramolekulare Chemie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schwegmann2006,
  author    = {Schwegmann, Michael},
  title     = {Eine molekulare Fliegenfalle zur Erkennung von biologisch relevanten (poly)-anionischen Substraten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-17829},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Im Rahmen dieser Arbeit konnte ein multivalenter Rezeptor auf Basis von Guanidiniocarbonylpyrrolen zur Komplexierung von biologisch relevanten (poly)- anionischen Substraten wie Citrat, Malat und Tatrat dargestellt werden. Der Rezeptor bindet Citrat selbst in Gegenwart eines 1000fachen {\"U}berschusses an NaCl und einem 10fachen {\"U}berschuss an Bis-tris Puffer mit einer hohen Bindungskonstante von KAss = 86000 M-1 in Wasser. Wenn man Rezeptoren auf Metall- und Borons{\"a}urebasis nicht ber{\"u}cksichtigt, handelt es sich nach meinem Wissen um den besten Citrat-Rezeptor, der in der Literatur bisher publiziert ist. Außerdem zeigt der Rezeptor mit einem Faktor von mindestens 8 eine hohe Selektivit{\"a}t f{\"u}r Citrat gegen{\"u}ber anderen biologisch relevanten Dicarboxylaten wie Malat und Tatrat. Mithilfe von Bindungsstudien und Molecular Modeling Rechnungen konnte hergeleitet werden, welchen Einfluss die verschiedenen nicht-kovalenten Wechselwirkungen auf die Bindungskonstante haben. Dabei konnte gezeigt werden, dass Flexibilit{\"a}t, Hydroxy-Funktionen, pi-Stacking und Symmetrie bei den Substraten Einfluss auf die Bindungskonstanten zeigen, wobei vor allem die unpolaren Wechselwirkungen und die zus{\"a}tzliche Hydroxy-Funktionen einen hohen Anteil an der Bindung zu haben scheinen. Neben der selektiven Erkennung von Citrat durch den Rezeptor konnte zus{\"a}tzlich ein Sensorsystem mit Carboxyfluorescein auf Basis eines indicator displacement assays entwickelt werden, mit dem die Anwesenheit von Citrat im Gegensatz zu anderen Carboxylaten mit dem bloßen Auge (naked eye) erkannt werden kann. Neben den Polycarboxylaten zeigt der Rezeptor außerdem noch hohe Bindungskonstanten f{\"u}r polyanionische Zucker. So konnten z.B. f{\"u}r Glucophosphate mit UV-Spektroskopie Bindungskonstanten von KAss = ca. 20000 M-1 in dem sehr polaren L{\"o}semittelgemisch 10 \% DMSO/Wasser (pH = 4, Acetat-Puffer) gefunden werden.},
  subject      = {Supramolekulare Chemie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Bialas2017,
  author    = {Bialas, David},
  title     = {Exciton Coupling in Homo- and Heterostacks of Merocyanine and Perylene Bisimide Dyes},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-152418},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {In the present thesis it could be demonstrated that strong exciton coupling does not only occur between same type of chromophores but also between chromophores with different excited state energies. The coupling significantly influences the optical absorption properties of the heterostacks comprising merocyanine and perylene bisimide dyes, respectively, and is an indication for coherent energy transfer between the chromophores. In addition, bis(merocyanine)-C60 conjugates have been synthesized, which self-assemble in non-polar solvents resulting in well-defined supramolecular p/n-heterojunctions in solution. These model systems enabled femtosecond transient absorption studies on the photoinduced electron transfer process, which is a key step for the formation of charge carriers in organic solar cells.},
  subject      = {Exziton},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Neitz2024,
  author    = {Neitz, Hermann},
  title     = {Hydrophobic recognition motifs in functionalized DNA},
  doi       = {10.25972/OPUS-34838},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-348382},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2024},
  abstract  = {In w{\"a}ssriger Umgebung spielen hydrophobe Wechselwirkungen eine wichtige Rolle f{\"u}r die DNA. Die Einf{\"u}hrung von Modifikationen, die auf hydrophoben aromatischen Einheiten basieren, kann die Erkennung und Reaktivit{\"a}t von funktionellen Gruppen in der DNA steuern. Modifikationen k{\"o}nnen durch ein k{\"u}nstliches R{\"u}ckgrat oder in Form einer Erweiterung der Nukleobasen eingebracht werden und so zu zus{\"a}tzlichen Eigenschaften der DNA f{\"u}hren. Diese Dissertation befasst sich mit der Verwendung von hydrophoben Einheiten zur Funktionalisierung von DNA. Im ersten Teil der Arbeit wurde das Tolanmotiv (Diphenylacetylen) in Kombination mit dem acyclischen R{\"u}ckgrat von GNA und BuNA verwendet, um Erkennungseinheiten im DNA-Kontext zu erzeugen. Die gezielte Fluorierung der aromatischen Ringe des Tolan-Bausteins bildete die Grundlage f{\"u}r eine supramolekulare Sprache, die auf Aren-Fluoroaren-Wechselwirkungen basiert. Die spezifische Erkennung wurde mittels thermodynamischer, kinetischer und NMR-spektroskopischer Methoden untersucht. Im zweiten Teil der Arbeit wurden Desoxyuridin-Derivate mit einer hydrophoben aromatischen Modifikation hergestellt und in die DNA-Doppelhelix eingebaut. Die Bestrahlung mit UV-Licht f{\"u}hrte zu einer [2+2]-Cycloaddition zwischen zwei modifizierten Nukleosiden in der DNA. Das Reaktionsprodukt wurde strukturell charakterisiert und die Reaktion in verschiedenen biochemischen und nanotechnologischen DNA-Anwendungen eingesetzt.},
  subject      = {Supramolekulare Chemie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Geist2015,
  author    = {Geist, Matthias},
  title     = {Koordinationspolymere auf der Basis von Terpyridin und Dipyridyltriazin: Synthese und Anwendung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-114715},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Der erste Teil der Arbeit untersucht den Einsatzes von 4,6-Di-(pyrid-2´-yl)-1,3,5-triazin als Baustein f{\"u}r Metallo-supramolekulare Polyelektrolyte. Die daf{\"u}r n{\"o}tigen ditopen Liganden werden mittels Stille Kreuzkupplungen dargestellt. Die Absorptions- und Fluoreszenzeigenschaften k{\"o}nnen durch den Einbau von Oligothiophenen eingestellt werden. Im zweiten Teil der Arbeit werden die elektrorheologischen Eigenschaften von Metallo-supramolekularen Polyelektrolyten untersucht. Zu diesem Zweck werden die Koordinationspolymere in das Schichtsilikat Montmorillonit interkaliert. Die Interkalation wird mittels verschiedener analytischer Methoden wie Pulverdiffraktometrie, Thermoanalyse oder Infrarotspektroskopie untersucht. Die entstehenden Nanokomposite zeigen einen elektrorheologischen Effekt bei einer geringen Stromdichte.},
  subject      = {Nanokomposit},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wich2009,
  author    = {Wich, Peter Richard},
  title     = {Multifunctional Oligopeptides as an Artificial Toolkit for Molecular Recognition Events},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-38108},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {The main focus of this thesis was the synthesis and analysis of multifunctional oligopeptides. The study of their non-covalent interactions with various counterparts revealed interesting new results, leading to both methodological and application related progress. The first project of this thesis concentrated on the in-depth analysis of the peptide receptor CBS-Lys-Lys-Phe-NH2 to acquire a better understanding of its binding mode upon complexation with a substrate. In this context it was possible to develop—in cooperation with the group of Prof. Sebastian Schl{\"u}cker—a direct and label free spectroscopic detection of immobilized compounds which are often found in combinatorial libraries. This new screening method utilizes the advantages of the surface enhanced Raman spectroscopy and allowed for the first time a surface mapping of a single polystyrene bead for the identification of peptides in femtomolar concentrations. Hence, this method allows a very fast and sensitive detection of resin bound compounds. The development of this promising new approach set the starting point for future experiments to enable on-bead library screenings and to investigate the complex formation of immobilized compounds. After the comprehensive analysis of the basic structural features of small peptide receptors in the first part of this thesis, the second big block focused on its in vitro evaluation using biological relevant targets. Therefore, several different modifications of the initial peptide structures were synthesized. These modifications provided a molecular toolkit for the tailor made synthesis of structures individually designed for the respective target. The first tests addressed the interaction with Alzheimer's related amyloid fibrils. During these experiments, the successful SPPS syntheses of tri- and tetravalent systems were achieved. The comparison of the multivalent form with the corresponding monovalent version was then under special investigations. These concentrated mainly on the interaction with various bacteria strains, as well as with different parasites. To localize the compounds within the organisms, the synthesis of fluorescence labelled versions was achieved. In addition, several compounds were tested by the Institute for Molecular Infection Biology of the University of W{\"u}rzburg for their antibacterial activity. This thorough evaluation of the biological activity generated precious information about the influence of small structural changes in the peptide receptors. Especially the distinct influence of the multivalency effect and the acquired synthetic skills led to the development of an advanced non-covalent recognition event, as described in the final project of this thesis. The last part of this thesis discussed the development of a novel inhibitor for the serine protease beta-tryptase based on a tailor-made surface recognition event. It was possible to study and analyze the complex interaction with the unique structure of tryptase, that features a tetrameric frame and four catalytic cleavage sites buried deep inside of the hollow structure. However, the point of attack were not the four binding pockets, as mostly described in the literature, but rather the acidic areas around the cleavage sites and at the two circular openings. These should attract peptides with basic residues, which then can block the accessibility to the active sites. A combinatorial library of 216 tetravalent peptide compounds was synthesized to find the best structural composition for the non-covalent inhibition of beta-tryptase. For the screening of the library a new on-bead assay was applied. With this method a simultaneous readout of the total inhibition of all library members was possible, thus allowing a fast and direct investigation of the still resin bound inhibitors. Several additional experiments in solution unveiled the kinetics of the inhibition process. In conclusion, both mono- and multivalent inhibitors interact in a non-destructive and reversible way with the tryptase.},
  subject      = {Peptidsynthese},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schott2015,
  author    = {Schott, Marco},
  title     = {Neuartige Elektrodenmaterialien auf der Basis von Metallo-Polyelektrolyten und Hybridpolymeren f{\"u}r elektrochrome Fenster},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-116904},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Herstellung von elektrochromen (Nanokomposit-) Materialien auf der Basis des Metall-Komplexes Fe(ph-tpy)2 und eines Metallo-supramolekularen Polyelektrolyten (Fe-MEPE) f{\"u}r den Einsatz in glas- und kunstoffbasierten elektrochromen Elementen (ECDs) mit elektrisch schaltbarer Transmission untersucht. Mittels Layer-by-Layer (LbL)- und Tauchbeschichtungsverfahren ist es m{\"o}glich, homogene Fe-MEPE-Filme auf transparenten, leitf{\"a}higen Oxidsubstraten (TCO) herzustellen. Die eingesetzten TCO-Substrate besitzen eine hohe Transparenz im sichtbaren Bereich und einen geringen Fl{\"a}chenwiderstand, so dass in elektrochromen Elementen (ECDs) hohe Transmissionswerte im Hellzustand und kurze Schaltzeiten erzielt werden k{\"o}nnen. Als Referenzmaterial wurde Fe(ph-tpy)2 untersucht, um die Vorteile von polymeren Strukturen gegen{\"u}ber mononuklearen Metall-Komplexen aufzuzeigen. Die rosa-violetten Fe(ph-tpy)2-Komplexe eignen sich nicht f{\"u}r die Herstellung elektrochromer D{\"u}nnschichten, aufgrund der schlechten Benetzbarkeit und Haftung auf TCO-Substraten. Dagegen besitzen Fe-MEPE hervorragende elektrochrome Eigenschaften. Fe-MEPE ist gut l{\"o}slich in Alkoholen und Etheralkoholen, wobei in MeOH der gr{\"o}ßte Extinktionskoeffizient εmax (46.890 M-1•cm-1) erreicht wird. Ein Vergleich zwischen LbL-assemblierten und tauchbeschichteten Fe-MEPE-Schichten zeigt, dass die elektrochromen Filme mittels Tauchbeschichtung schneller hergestellt werden k{\"o}nnen und geringere Schaltzeiten haben. Die h{\"o}chste optische Qualit{\"a}t wird mit einem L{\"o}sungsmittelgemisch aus EtOH, MeOH und 2-Butoxyethanol erreicht. Die Schichten weisen eine homogene, defektfreie Oberfl{\"a}che mit hoher Transparenz auf. Fe-MEPE-Schichten sind bis etwa 100 °C stabil. Bei weiterer Erh{\"o}hung der Temperatur f{\"a}rben sie sich irreversibel gr{\"u}n f{\"a}rben und lassen sich nicht mehr schalten. Die Gr{\"u}nf{\"a}rbung ist durch eine {\"A}nderung der Molekularstruktur der Fe-MEPE-Polymere bedingt. Ab einer Temperatur von etwa 100 °C findet ein {\"U}bergang von der Niedrigtemperatur- zu einer Hochtemperaturphase statt. Der axiale Fe-N-Abstand verringert sich dabei von 1,95 auf 1,88 {\AA}, der {\"a}quatoriale Fe-N-Abstand vergr{\"o}ßert sich von 1,98 auf 2,01 {\AA}. Elektrochemische Untersuchungen zeigen, dass Fe-MEPE-Schichten bei Spannungen im Bereich von 3,85 bis 4,10 V vs. Li/Li+ in fl{\"u}ssigen organischen Elektrolyten von blau nach farblos schalten durch Oxidation von Fe(II) nach Fe(III) und bei etwa 4,00 bis 3,75 V vs. Li/Li+ f{\"a}rben sich die Fe-MEPE-Schichten reduktiv wieder blau. Es k{\"o}nnen hohe Coulomb-Effizienzen von etwa 94 \%, F{\"a}rbeeffizienzen η > 500 cm2•C-1 bei 592 nm und visuelle Transmissionsunterschiede Δτv von bis zu 58 \% erreicht werden. Jedoch l{\"o}sen sich die Fe-MEPE-Schichten ohne Hybridpolymer (ORMOCER®) als Bindemittel in einigen fl{\"u}ssigen und gelf{\"o}rmigen Elektrolyten nach einigen tausend Schaltzyklen teilweise ab. Um die Haftung und die thermische Stabilit{\"a}t der elektrochromen Schichten zu verbessern, werden Fe(ph-tpy)2 und Fe-MEPE in ein ORMOCER® eingebettet. Hierf{\"u}r ist ein hydroxy-funktionalisiertes ORMOCER® mit einem hohen OH/Si-Verh{\"a}ltnis (1,75 : 1) am besten geeignet. Im Gegensatz zu den rosa-violetten ORMOCER®/Fe(ph-tpy)2-Schichten weisen die blau gef{\"a}rbten ORMOCER®/Fe-MEPE-Schichten eine bessere Filmbildung sowie eine h{\"o}here Homogenit{\"a}t und Transparenz auf. Mit einem L{\"o}sungsmittelgemisch aus EtOH, MeOH und 2-Butoxyethanol k{\"o}nnen mittels Tauchbeschichtung homogene ORMOCER®/Fe-MEPE-Filme mit geringem Haze (< 0,5 \%) bis zu einer Probengr{\"o}ße von 20 x 30 cm2 hergestellt werden. Die elektrochromen Eigenschaften bleiben bis zu einem ORMOCER®/Fe-MEPE-Verh{\"a}ltnis von 40:1 und Schichtdicken von etwa 10 µm erhalten, wobei die Schaltgeschwindigkeit mit zunehmendem ORMOCER®-Anteil abnimmt. Als optimal erweist sich ein ORMOCER®/Fe-MEPE-Verh{\"a}ltnis von 3:1, bei dem die Schichten hervorragende optische und elektrochrome Eigenschaften sowie eine gute thermische und mechanische Best{\"a}ndigkeit besitzen. Die thermische Stabilit{\"a}t der ORMOCER®/Fe-MEPE-Filme kann so auf {\"u}ber 100 °C erh{\"o}ht werden; die blaue Farbe und die elektrochromen Eigenschaften der Schichten bleibt auch nach kurzzeitigem Tempern bei 200 °C erhalten. Im Vergleich zu Fe-MEPE-Schichten ohne ORMOCER® ist die Intensit{\"a}t der Metal-to-Ligand Charge Transfer (MLCT)-Bande bei etwa 593 nm und die Ladungsdichte der ORMOCER®/Fe-MEPE-Schichten bei gleicher Schichtdicke geringer, was zur Folge hat, dass auch die F{\"a}rbeeffizienz η der Kompositmaterialien geringer ist. Allerdings konnte der visuelle Transmissionsunterschied Δτv auf 62 \% gesteigert werden und die ORMOCER®/Fe-MEPE-Schichten besitzen dar{\"u}berhinaus eine hohe Zyklenstabilit{\"a}t {\"u}ber mehrere tausend Schaltzyklen ohne signifikanten Ladungsverlust. Weiterhin weist in ORMOCER® eingebettetes Fe-MEPE polyelektrochrome Eigenschaften auf; bei negativen Spannungen (< -1,9 V vs. Fc/Fc+) f{\"a}rben sich die ORMOCER®/Fe-MEPE-Schichten gr{\"u}n und weisen eine starke Absorption im NIR-Bereich auf. Im Hinblick auf eine Verwendung von Fe-MEPE bzw. ORMOCER®/Fe-MEPE als Arbeitselektrode (WE) in ECDs sind verschiedene Materialien, wie z. B. ITO, V2O5, TiVOx und Preußisch Blau (PB), f{\"u}r den Einsatz als Gegenelektrode (CE) denkbar. Vor allem PB ist als Material f{\"u}r die CE interessant, da es komplement{\"a}r zu Fe-MEPE von blau nach farblos schaltet. Dadurch kann in einem ECD mit einer Fe-MEPE-basierten WE der visuelle Transmissionsunterschied ∆τv im Vergleich zu ECDs mit einer V2O5- oder TiVOx-Gegenelektrode, die keinen farblosen Redoxzustand besitzen, erh{\"o}ht werden. Demnach stellen Fe-MEPE bzw. ORMOCER®/Fe-MEPE vielversprechende elektrochrome Materialien f{\"u}r den Einsatz in schaltbaren Fenstern (Smart Windows) dar, vor allem wegen hervorragender Beschichtungseigenschaften, hoher F{\"a}rbeeffizienz und kurzen Schaltzeiten.},
  subject      = {Supramolekulare Chemie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Bickert2008,
  author    = {Bickert, Volker},
  title     = {Neue k{\"u}nstliche Guanidiniocarbonylpyrrol-Rezeptoren zur Komplexierung von Oxo-Anionen in Wasser},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-32460},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Ziel der Dissertation „Neue k{\"u}nstliche Guanidiniocarbonylpyrrol-Rezeptoren zur Komplexierung von Oxo-Anionen in Wasser" war die Weiterentwicklung dieser Rezeptoren nach Schmuck f{\"u}r die Komplexierung insbesondere von Carboxylaten, um sie hinsichtlich Bindungsaffinit{\"a}t und Substratspezifit{\"a}t zu optimieren. Dazu wurde zun{\"a}chst die Synthese zweier wichtiger Grundbausteine in einzelnen Schritten vollst{\"a}ndig {\"u}berarbeitet, wobei ver{\"a}nderte Reaktionsbedingungen und Aufarbeitungsschritte zu gesteigerten Ausbeuten f{\"u}hrten. Dadurch ist es nun m{\"o}glich, diese Bausteine effizienter zu synthetisieren und im Multigramm-Maßstab f{\"u}r die Darstellung von Rezeptoren zur Oxo-Anionen-Erkennung einzusetzen. Weiterhin wurde die Verbesserung der Komplexierungseigenschaften gegen{\"u}ber Carboxylaten auf zwei Arten untersucht: zum einen durch das Anbringen eines zus{\"a}tzlichen Seitenarms an der Guanidinio-Einheit zur Bildung von Guanidiniocarbonylpyrrol-Tweezer-Rezeptoren, zum anderen durch das Einf{\"u}hren einer zweiten positiven Ladung neben der Carboxylat-Bindungsstelle (CBS) zur Darstellung biskationischer Guanidiniocarbonylpyrrol-Rezeptoren. Zur Darstellung von Tweezer-Rezeptoren wurde ein zus{\"a}tzlicher Seitenarm an der N'-Position der Guanidinio-Einheit angebracht. Die beiden Arme sollten ein Substrat pinzettenartig von zwei Seiten, mit der CBS als Kopfgruppe, komplexieren k{\"o}nnen. Durch zus{\"a}tzliche Wechselwirkungen des neuen Seitenarms sollte neben einer st{\"a}rkeren Komplexierung vor allem eine h{\"o}here Substratspezifit{\"a}t erzielt werden. Die experimentell ermittelten Bindungskonstanten lagen allerdings im Bereich der N'-unsubstituierten Rezeptoren. Somit stellen die Tweezer-Modifikationen daher keine Verbesserung der Guanidiniocarbonylpyrrol-Rezeptoren dar. In einem weiteren Projekt zur Rezeptor-Optimierung wurden, durch Einf{\"u}hrung einer zweiten positiven Ladung in Form einer terminalen Ammonium-Gruppe, biskationische Guanidiniocarbonylpyrrol-Rezeptoren erfolgreich synthetisiert. Die Komplexierungseigenschaften dieser biskationischen Rezeptoren wurden in Bindungsstudien vornehmlich mit Aminos{\"a}urecarboxylaten mittels UV- und Fluoreszenz-Spektroskopie, Massenspektrometrie, NMR-Spektroskopie, ITC und Molecular Modeling Berechnungen untersucht. Anhand der Substratspezifit{\"a}t der biskationischen Rezeptoren wurde deutlich, dass die Spacerl{\"a}nge, an der die zus{\"a}tzliche positive Ladung angebracht ist, eine entscheidende Rolle bei der Komplexierung spielte. Galten eigentlich starre, pr{\"a}organisierte, kurze Linker als vorteilhaft hinsichtlich der Entropie, so ist hier zu erkennen, dass l{\"a}ngere, flexiblere Linker zu einer besseren Komplexierung f{\"u}hren k{\"o}nnen, wenn geeignete zus{\"a}tzliche nichtkovalente Wechselwirkungen m{\"o}glich sind. Die biskationischen Rezeptoren stellen damit eine Optimierung des Carboxylat-Bindungsmotivs der Guanidiniocarbonylpyrrol-Rezeptoren nach Schmuck in der Anionen-Erkennung dar.},
  subject      = {Molekulare Erkennung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Walden2009,
  author    = {Walden, Nicholas Sebastian},
  title     = {Neue zwitterionische Halbschalen als Bausteine f{\"u}r supramolekulare Kapseln},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-35256},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Ziel der Dissertation „Neue zwitterionische Halbschalen als Bausteine f{\"u}r supramolekulare Kapseln" war die Verkn{\"u}pfung zweier Guanidiniocarbonylpyrrolcarboxylat-Bindungsmotive von Schmuck {\"u}ber starre, sowohl aromatische als auch nichtaromatische Linker. Die so erhaltenen zwitterionische Halbschalen sollten in L{\"o}sung zu supramolekulare Kapseln aggregieren, welche einen Hohlraum ausweisen, in den Gastmolek{\"u}le eingelagert werden k{\"o}nnen. Dieses Bindungsmotiv ist selbstkomplement{\"a}r und daher in der Lage Homodimere auszubilden. Durch die Kombination aus Wasserstoffbr{\"u}cken und Ionenbindungen sind diese selbst in polaren L{\"o}semitteln wie DMSO oder Wasser stabil, im Gegensatz zu Systemen, welche z.B. nur {\"u}ber Wasserstoffbr{\"u}cken verf{\"u}gen und in polaren Medien wieder dissoziieren. Zur Synthese wurden zwei Bindungsmotive mittels Tetrahydroxybenzol verbr{\"u}ckt. Die eindeutige Charakterisierung erfolgte {\"u}ber NMR-Spektroskopie, Massen-Spektrometrie und R{\"o}ntgenstrukturanalyse. Anschließend wurde die Verbindung in die zwitterionische Form {\"u}berf{\"u}hrt und auf Kapselbildung hin untersucht (NMR, DOSY, Masse, Molecular Modelling). Die theoretischen Berechnungen wiesen darauf hin, dass die synthetisierten Halbschalen in der Lage sein sollten, Kapseln zu bilden. Trotz der erfolgreichen Synthese dieses neuartigen zwitterionischen Makrozyklus steht der experimentelle Nachweise auf Grund der schlechten L{\"o}slichkeit der Zwitterionen in allen verwendeten L{\"o}semitteln noch aus. Auch wurde Glucoluril als nichtaromatisches Linkermolek{\"u}l erfolgreich verwendet. Als erstes wurde das 4,4'-Diphenylglucoluril erfolgreich in der Kupplung eingesetzt. Es war m{\"o}glich, die so erhaltenen cis/trans-Makrozyklen s{\"a}ulenchromatographisch zu isolieren und mittels R{\"o}ntgenstrukturanalyse zu charakterisieren. Nach {\"U}berf{\"u}hrung in die Zwitterionen wurden diese wiederum auf die Kapselbildung hin untersucht (NMR, DOSY, Masse, Molecular Modelling). Berechnungen zufolge sollte die Kapselbildung m{\"o}glich sein, jedoch steht auch hier trotz erfolgreicher Synthese der experimentelle Nachweis auf Grund der Unl{\"o}slichkeit noch aus. Zur Verbesserung der L{\"o}slichkeit wurden zwei neue Glucolurilderivate entwickelt, welche am Phenylring mit Octyl- bzw. Triethylenglykolketten substituiert waren. Dadurch sollte die L{\"o}slichkeit der Zwitterionen in organischen bzw. w{\"a}ssrigen L{\"o}sungen erh{\"o}ht werden. Jedoch zeigte die Einf{\"u}hrung dieser Ketten keine wesentliche Verbesserung der L{\"o}slichkeit und somit konnte auch bei diesen neuen zwitterionischen Halbschalen keine Kapselbildung nachgewiesen werden. Im Rahmen dieser Dissertation wurden sieben neue zwitterionische makrozyklische Halbschalen synthetisiert und die daraus gewonnenen Erkenntnisse k{\"o}nnen als Ausgangspunkt verwendet werden, die L{\"o}slichkeit weiter zu verbessern.},
  subject      = {Supramolekulare Chemie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Weissenstein2019,
  author    = {Weißenstein, Annike},
  title     = {Optische Chemosensoren aus Naphthalin- und Perylenbisimid-Farbstoffen},
  doi       = {10.25972/OPUS-16199},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-161990},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Die Liste der interessanten nachzuweisenden Analyte ist lang. Deswegen besteht ein großer Bedarf zur Entwicklung neuer fluoreszierender und kolorimetrischer Chemosensoren. Ziel der vorliegenden Arbeit war daher die Synthese und Charakterisierung neuer optischer bzw. fluoreszierender und kolorimetrischer Chemosensoren mit dem Fokus auf die beiden Substanzklassen der Naphthalinbisimide und Perylenbisimide. Der erste Arbeitsschwerpunkt befasste sich mit wasserl{\"o}slichen Naphthalinbisimiden und ist in drei Unterkapitel aufgeteilt (Kapitel III - 1.1.-1.3., Abbildung 79). Im ersten Unterkapitel (Kapitel III - 1.1.) wurden die Synthesen und optischen Eigenschaften der am Kern Amino-substituierten NBIs 60a-h, mit Dicarbons{\"a}ureresten in Imid-Position und 61a-h, mit 2-Dimethylaminoethyl-Gruppen, in polaren L{\"o}sungsmitteln beschrieben. Die systematische Anbringung verschiedener Amino-Substituenten mit steigendem elektronenziehendem Charakter der Aminoreste diente der mechanistischen Aufkl{\"a}rung der optischen Eigenschaften. Eine vollst{\"a}ndige Untersuchung der optischen Eigenschaften erfolgte in w{\"a}ssriger Pufferl{\"o}sung bei pH 2.1 sowie in Methanol und Acetonitril. Der Einfluss der Imid-Substituenten auf die optischen Eigenschaften war wie zu erwarten gering. Die verschiedenen Kern-Substituenten verursachten hingegen eine hypsochrome Verschiebung der Absorptions- und Fluoreszenzmaxima mit steigendem elektronenziehendem Charakter der an der Aminogruppe angebrachten Reste. Ein unerwarteter Trend konnte im Fall der Fluoreszenzquantenausbeute beobachtet werden. In den protischen L{\"o}sungsmitteln Wasser und Methanol wurde eine lineare Abh{\"a}ngigkeit gegen{\"u}ber der Hammett-σmeta-Konstante ermittelt. Mit steigendem elektronenziehendem Charakter der Kern-Amino-Substituenten erfuhr die Quantenausbeute einen Anstieg auf bis zu 39\% in Wasser f{\"u}r NBI 60h, 61h und 45\% in Methanol f{\"u}r 60h. Die Tatsache, dass in Acetonitril keine solche Abh{\"a}ngigkeit gegen{\"u}ber der Hammett-Konstante beobachtet werden konnte legte eine intermolekulare Wasserstoffbr{\"u}cken-Bindung im angeregten Zustand als konkurrierenden Prozess zur Fluoreszenz nahe. Dieser Prozess tritt zwischen den L{\"o}sungsmittel-Molek{\"u}len und der Akzeptorgruppe (Carbonyl-Sauerstoff) der NBIs, welcher einen strahlungslosen Relaxationsprozess bzw. Fluoreszenzl{\"o}schung zur Folge hat, auf. Der Einfluss dieses Prozesses l{\"a}sst sich durch die St{\"a}rke des elektronenziehenden Amino-Substituentens steuern. Die NBIs 60a-h zeigten zudem in potentiometrischen Titrationen in Wasser eine pH-Unabh{\"a}ngigkeit der optischen Eigenschaften bez{\"u}glich des Imid-Substituentens. Dies macht die NBIs mit Dicarbons{\"a}ureresten f{\"u}r die Anwendung in biologischen Systemen im neutralen pH-Milieu oder als chemische Sensoren besonders geeignet. Aufgrund dieser interessanten Befunde wurde im zweiten Unterkapitel (Kapitel III - 1.2.) das dihalogenierte NBI 58 hinsichtlich der Sensoreigenschaften gegen{\"u}ber prim{\"a}ren, sekund{\"a}ren und terti{\"a}ren Amin- bzw. Diamindampf sowie zur Frischekontrolle von Fleisch untersucht. Die Absorptions- und Fluoreszenz-spektroskopische Untersuchung des D{\"u}nnschichtfilms von NBI 58 zeigte die erfolgreiche, selektive Detektion von prim{\"a}ren Aminen und Diaminen bzw. biogenen Aminen. Zum einen konnte mit bloßen Auge ein Farbumschlag von gelb nach rot und zum anderen {\"A}nderungen in den Absorptionsspektren wie die Entstehung einer neuen bathochrom verschobenen Bande im D{\"u}nnschichtfilm beobachtet werden. Die Erh{\"o}hung der Fluoreszenz wie auch die NMR-spektroskopische Untersuchung konnte hingegen ausschließlich in L{\"o}sung detektiert werden. Hiermit konnte die kovalente Wechselwirkung der Amin-Molek{\"u}le mit dem NBI 58 nachgewiesen werden. Trotz der erfolgreichen Detektion biogener Amind{\"a}mpfe erwies sich NBI 58 aufgrund der zu geringen Reaktivit{\"a}t als ungeeigneter chemischer Sensor zur Frischekontrolle von Fleisch. Das dritte und letzte Unterkapitel (Kapitel III - 1.3.) dieses Abschnittes bestand in der Synthese monochlor-monoamino-substituierter NBIs am Kern (65a,b und 66) und der Wechselwirkungen dieser Farbstoffe mit DNS/RNS. Die NBIs 65a,b und 66 wiesen in der Imidstellung 3-Trimethylammoniumpropyl auf, um die Wasserl{\"o}slichkeit zu gew{\"a}hrleisten und die elektrostatische Wechselwirkung mit dem negativ geladenen Phosphatr{\"u}ckgrad der DNS/RNS zu bewirken. Am Kern wurden die Aminos{\"a}uren (S)-2,3-Diaminopropions{\"a}ure (L-Dap) (65a) und (S)-2,6-Diaminohexans{\"a}ure (L-Lys) (65b) sowie 2-Trimethylammoniumethylamin (66) eingef{\"u}gt. Die Untersuchungen mit Hilfe von thermischen Denaturierungsstudien zeigten mit allen NBIs eine deutliche Schmelzpunkterh{\"o}hung der DNS/RNS (ΔTm-Werte zwischen 17 und 35 °C), was die Bildung von NBI/Polynukleotid-Komplexen nahelegte. Diese Komplex-Bildung konnte erneut aufgrund enormer Fluoreszenzl{\"o}schung in fluorimetrischen Titrationsstudien best{\"a}tigt werden. Hier wurden Bindungskonstanten zwischen logK = 5.9 und 7.2 M-1 ermittelt, wobei NBI 65a und poly(dG-dC)2 der st{\"a}rksten Bindungsaffinit{\"a}t und NBI 65a und poly(dA-dT)2 der schw{\"a}chste zugeordnet werden konnte. F{\"u}r NBI 66 wurde die zweith{\"o}chste Bindungsaffinit{\"a}t zu Polynukleotid ct-DNS (logK = 7.08 M-1) beobachtet, w{\"a}hrend dieser Farbstoff sowie 65a,b nur geringe Bindungskonstanten mit dem Polynukleotid polyA-polyU zeigten. Mit Hilfe der CD-spektroskopischen Messungen wurde der Bindungsmodus und die Unterschiede in den Bindungseigenschaften der Farbstoffe mit DNS/RNS ermittelt. Der Großteil aller NBI-Verbindungen interkalierte in einer parallelen Anordnung zwischen die Basenpaare der Polynukleotide. F{\"u}r NBI 65a und poly(dG-dC)2 ließ sich jedoch eine perpendikulare Anordnung zu den Basenpaaren beobachten. ITC-Titrationsstudien komplettierten letztendlich die Untersuchungen zwischen NBIs und Polynukleotiden. Neben Interkalation als Bindungsmodus konnte zus{\"a}tzlich aufgrund der relativ hohen Entropiewerte eine Wechselwirkung zwischen den Substituenten am Kern und den Phosphatgruppen in der kleinen Furche festgestellt werden. Zusammengefasst sind die sterischen Hinderungen der Amino-Substituenten und die Furcheneigenschaften von ds-DNS/RNS entscheidend. Der zweite Arbeitsschwerpunkt ist ebenfalls in drei Unterkapitel (Kapitel III - 2.1.-2.3.) aufgeteilt und befasste sich mit der Synthese und den Sensoreigenschaften kernfunktionalisierter Perylenbisimide (Abbildung 80). Im ersten Abschnitt (Kapitel III - 2.1) wurde die Synthese und die optischen Eigenschaften in L{\"o}sung der am Kern einfach und zweifach Kronenether-funktionalisierten PBIs 77a,b und 71a,b untersucht. In Imidstellung waren alle PBIs mit 2-Trimethylammoniumethyl-Resten funktionalisiert, um eine L{\"o}slichkeit in polaren L{\"o}sungsmitteln zu gew{\"a}hrleisten. Die Buchtpositionen wurden jeweils ein- bzw. zweifach mit den Kronenether-Einheiten 2-Hydroxymethyl-15-Krone-5 und 2-Hydroxymethyl-18-Krone-6 substituiert. Die anschließende Untersuchung der optischen Eigenschaften der PBIs zeigten bei einer Konzentration von 10-5 M in Acetonitril den monomeren Zustand und in Wasser die Ausbildung von H-Aggregaten. Die Fluoreszenzquantenausbeuten erfuhren in Acetonitril mit steigender Kronenether-Ringgr{\"o}ße eine Zunahme von 73\% auf 81\% f{\"u}r die PBIs 71a,b und eine vernachl{\"a}ssigbare geringe Zunahme von 49\% auf 51\% f{\"u}r die PBIs 77a,b. Die Abnahme der Quantenausbeute vom zweifach funktionalisierten zum einfach funktionalisierten PBI um ca. 30\% ließ sich durch die st{\"a}rker ausgepr{\"a}gten strahlungslosen Relaxationsprozesse dieses flexibleren Molek{\"u}ls im angeregten Zustand erkl{\"a}ren. Im zweiten Unterkapitel (Kapitel III - 2.2.) wurden die Selbstassemblierungseigenschaften der synthetisierten PBIs 71a,b und 77a,b in Gegenwart verschiedener Metallionen (Na+, K+, Rb+, Mg2+, Ca2+ und Ba2+) untersucht. Hier konnte eine Abh{\"a}ngigkeit von der Gr{\"o}ße des Kronenether-Rezeptors sowie von der Art der Metallionen gezeigt werden. Die Absorptions- und Fluoreszenz-spektroskopischen Studien der zweifach funktionalisierten PBIs 71a und 71b bei einer PBI-Konzentration von c = 10-5 M zeigten ausschließlich f{\"u}r das 15-Krone-5-Derivat 71a und Ba2+ eine erfolgreiche Ausbildung von PBI-Stapeln mit H-artiger exzitonischer Kopplung. Aufgrund dessen erfuhr das Absorptionsmaximum eine stetige Abnahme einhergehend mit einer hypsochromen Verschiebung und die Fluoreszenz eine vollst{\"a}ndige L{\"o}schung. Zudem konnte eine 1:1-St{\"o}chiometrie der PBI-Stapeln ermittelt werden. Die Anpassung der spektroskopischen {\"A}nderungen an die Hill-Gleichung best{\"a}tigte letztendlich die Bildung eines [2+2]-Sandwich- bzw. Dimer-Komplexes in einem positiv kooperativen Bindungsprozess, in dem mittels ITC eine enorme Stabilisierung der Ba2+-Komplexierung aufgrund der π-π-Wechselwirkung zwischen zwei PBI-Molek{\"u}len, beobachtet wurde. Die Durchf{\"u}hrung der Titrationsexperimente bei einer h{\"o}heren PBI-Konzentration (c = 10-4 M) zusammen mit DOSY-Experimenten versicherten auch in diesem Fall die Formation diskreter Dimerkomplexe. Das einfach funktionalisierte PBI 77a zeigte in der Anwesenheit von Ba2+ {\"a}hnliche optische {\"A}nderungen. Die nachfolgenden Untersuchungen bzw. Interpretationen best{\"a}tigten die Bildung eines [1+2]-Dimerkomplexes mit H-artiger exzitonischer Kopplung, welches aufgrund der flexibleren Komplexstruktur keine Stabilisierung der Ba2+-Komplexierung erfuhr. Neben der Metallionen-Komplexierung war PBI 71b auch in der Lage, in einer 1:2-St{\"o}chiometrie aromatische Aminos{\"a}uren und Dipeptide zu erkennen (Kapitel III - 2.3.), da hier sowohl die Ammoniumgruppen der Aminos{\"a}uren und Dipeptide mit den Kronenethereinheiten als auch die aromatischen Einheiten mit dem PBI-Kern wechselwirken k{\"o}nnen. Fluoreszenz-Titrationsexperimente zeigten, dass die Aminos{\"a}uren L-Tryptophan und L-Tyrosin, welche elektronenreiche aromatische Gruppen aufweisen, und Dipeptide, die diese Aminos{\"a}uren enthalten, die Fluoreszenz des PBIs stark l{\"o}schen. Die Bindungskonstanten der Wirt-Gast-Komplexierung in Acetonitril konnten aufgrund eines statischen L{\"o}schungsprozesses aus den Fluoreszenztitrationsdaten bestimmt werden. Hier wurde beobachtet, dass die Bindungsst{\"a}rke von der Gr{\"o}ße und der elektronischen Natur der aromatischen Einheiten sowie von dem Abstand zwischen der Ammoniumgruppe und der aromatischen Einheit in Aminos{\"a}uren und Dipeptiden abh{\"a}ngt. Die st{\"a}rkste Bindung konnte zwischen Ala-Trp und PBI 71b mit einem Wert von 3.1 x 105 M-1 beobachtet werden. NMR-Studien best{\"a}tigten ebenfalls die Wirt-Gast-Komplexierung, ließen jedoch offen, ob es zu der Bildung von zwei Diastereomeren aufgrund der eingeschr{\"a}nkten Umwandlung der Atrop-Enantiomere (P und M) des PBI 71b kommt oder zu der Bildung von vier Diastereomeren infolge des Chiralit{\"a}tszentrums im Kronenether. Zusammenfassend wurden in dieser Arbeit Naphthalinbisimde und Perylenbisimide hinsichtlich ihrer Eignung als optische Chemosensoren untersucht. Die NBI-Derivate agierten aufgrund ihrer interessanten optischen Eigenschaften als chemische Sensoren selektiv f{\"u}r prim{\"a}ren Amindampf und f{\"u}r die DNS/RNS-Wechselwirkung. Im Fall der PBI-Verbindungen wurden hervorragende fluorometrische Chemosensoren ermittelt, die Ba2+-Ionen und elektronenreiche aromatische Aminos{\"a}uren und Dipeptide in einer deutlichen Fluoreszenzl{\"o}schung detektieren k{\"o}nnen.},
  subject      = {Chemischer Sensor},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Sapotta2021,
  author    = {Sapotta, Meike},
  title     = {Perylene Bisimide Cyclophanes: Recognition of Alkaloids, Aggregation Behavior in Aqueous Environment and Guest-Mediated Chirality Transfer},
  doi       = {10.25972/OPUS-20002},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-200028},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Inspired by the fact that sufficient solubility in aqueous media can be achieved by functional substitution of perylene bisimides (PBIs) with polar groups, one of the essential aims of this thesis was the design and successful synthesis of the new water-soluble PBI cyclophanes [2PBI]-1m and [2PBI]-1p, which are appended with branched, hydrophilic oligoethylene glycol (OEG) chains. Subsequently, the focus was set on the elucidation of properties of PBI cyclophane hosts which are also of relevance for recognition processes in biological systems. The performance of the new amphiphilic PBI cyclophane [2PBI]-1p as synthetic receptors for various natural aromatic alkaloids in aqueous media was thoroughly investigated. Alkaloids represent a prominent class of ubiquitous nitrogen containing natural compounds with a great structural variety and diverse biological activity. As of yet, no chromophore host acting as a molecular probe for a range of alkaloids such as harmine or harmaline is known. In addition, the self-association behavior of cyclophane host [2PBI]-1m and its reference monomer in water was studied in order to gain insights into the thermodynamic driving forces affecting the self-assembly process of these two PBI systems in aqueous environment. Moreover, the chirality transfer upon guest binding previously observed for a PBI cyclophane was investigated further. The assignment of the underlying mechanism of guest recognition to either the induced fit or conformational selection model was of particular interest.},
  subject      = {Supramolekulare Chemie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Mahl2023,
  author    = {Mahl, Magnus},
  title     = {Polycyclic Aromatic Dicarboximides as NIR Chromophores, Solid-State Emitters and Supramolecular Host Platforms},
  doi       = {10.25972/OPUS-23462},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-234623},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {The present thesis introduce different synthetic strategies towards a variety of polycyclic aromatic dicarboximides (PADIs) with highly interesting and diverse properties. This included tetrachlorinated, tetraaryloxy- and tetraaryl-substituted dicarboximides, fused acceptor‒donor(‒acceptor) structures as well as sterically shielded rylene and nanographene dicarboximides. The properties and thus the disclosure of structure‒property relationships of the resulting dyes were investigated in detail among others with UV‒vis absorption spectroscopy, fluorescence spectroscopy, cyclic voltammetry and single crystal X-ray analysis. For instance, some of the fused and substituted PADIs offer strong absorption of visible and near infrared (NIR) light, NIR emission and low-lying LUMO levels. On the contrary, intriguing optical features in the solid-state characterize the rylene dicarboximides with their bulky N-substituents, while the devised sterically enwrapped nanographene host offered remarkable complexation capabilities in solution.},
  subject      = {Organische Chemie},
  language  = {en}
}