TY  - THES
A1  - Liang, Yuejiang
T1  - Deagglomerierung und Oberflächenfunktionalisierung von Nanodiamant mittels thermochemischer und mechanochemischer Methoden
T1  - Deagglomeration and surface modification of nanodiamond via thermochemical and mechanochemical method
N2  - Nanodiamant weist aufgrund seiner herausragenden mechanischen, optischen und biokompatiblen Eigenschaften ein enormes Potential auf. Für eine erfolgreiche Anwendung muss dieser jedoch zunächst desagglomerisiert und an seiner Oberfläche funktionalisiert werden. In dieser Arbeit werden zwei unterschiedlichen Methoden zur Deagglomerierung und Oberflächenfunktionalisierung vorgestellt. Im ersten Teil wird die thermochemische Methode beschrieben, um den ungewöhnlich stark agglomerierten Detonationsnanodiamant zu deagglomerieren. Dabei wird die Strategie verfolgt, den Nanodiamant erst durch eine thermische Behandlung im Vakuum die vorhandenen Oberflächengruppe zu entfernen, π-Bindungen zu etablieren und dann dessen Oberfläche durch kovalente Bindungen zu modifizieren. Im zweiten Teil wird eine mechanochemische Methode für die Deagglomerierung und Oberflächenfunktionalisierung vorgestellt. Dabei wird ein völlig neuer Ansatz (BASD-Verfahren) entwickelt. Die Ultraschallbehandlung in Kombination mit zusätzlichen Mikrokeramikpartikeln eignet sich hervorragend, um Nanodiamant-agglomerate aufzubrechen. Zwei unterschiedliche Reaktionen mit zwei unterschiedlichen Nanodiamantsorten werden getestet: Eine einfache Kondensationsreaktion durch Silanisierung und eine Radikalreaktion über das Diazoniumsalz. In weiteren Experimenten kann gezeigt werden, dass sich die zuerst vorgestellte thermochemische Methode auch eignet, um aus fluoreszierenden NV-Nanodiamant kolloidalen NV-Nanodiamant mit funktionellen Gruppen herzustellen. Der letzte Teil der vorliegenden Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung von Nanodiamanten aus Diamantfilmen mit Hilfe des Top-down Ansatzes, da der gezielte und kontrollierte Aufbau der Gitterstruktur des Diamanten sowie die kontrollierte Einführung bisher nur durch CVD oder Ionenimplantationstechnik möglich ist.
N2  - Nanodiamond exhibits an enormous potential due to its outstanding mechanical, optical and biocompatible properties. However, a successful application must begin with deagglomerated and functionalized particles. In this study, two different methods for deagglomeration and surface functionalization are introduced. The first part deals with a thermochemical method for deagglomeration of unusual tight agglomerated detonation nanodiamond. Thereby, a new strategy is developed, in which the nanodiamond is partially graphitized by annealing in vacuum in order to remove the present surface groups and establish π-Bonds, followed by surface-modification through covalent grafting. In the second part, a mechanochemical method for the deagglomeration and surface functionalization is presented. A completely new approach (BASD method) is developed. Ultrasonic treatment in combination with additional micro-ceramic particles is excellently suited for breaking up agglomerates of nanodiamond.Two different reactions with two different types of nanodiamond are tested: A simple condensation reaction by silanization and a radical reaction of the diazonium salt. Further experiments show that the first presented thermochemical method is also suitable for production of colloidal nanodiamond with functional groups from fluorescent NV-nanodiamond. In the last part of the present work, the production of nanodiamonds from diamond films by means of a top-down approach is described. So far, only the CVD production of diamond enables a direct access to a structured diamond material.
KW  - Nanopartikel
KW  - Synthesediamant
KW  - Aggregat <Chemie>
KW  - Funktionalisierung <Chemie>
KW  - Kolloid
KW  - Nanodiamant
KW  - Deagglomerierung
KW  - nanodiamond
KW  - deagglmeration
KW  - surface functionalisation
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-56296
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jarre, Gerald
T1  - Funktionalisierte Nanodiamanten - Diels-Alder-Reaktion auf Nanodiamantpartikeln
T1  - Functionalized Nanodiamonds - Diels Alder reaction on nanodiamond particles
N2  - Für Diamantpartikel basiert diese Funktionalisierungschemie auf den bereits vorhanden Oberflächengruppen, die durch die Synthese und Reinigung entstanden sind. Die stabilste Anbindung wäre eine C-C-Verknüpfung der Diamantatome auf der Oberfläche mit den organischen Reagenzien. Um diese Verknüpfung zu erreichen, wurde die Oberfläche mittels Diels-Alder-Reaktion funktionalisiert. Grundvoraussetzung hierfür ist eine Oberfläche, die über eine ausreichende Menge an C=C-Doppelbindungen verfügt. 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 können. 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 über eine Diels-Alder-Reaktion generell möglich 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 durchgeführt. Hierdurch wurde gezeigt, dass der Ausgangsdiamant bei mindestens 750 °C behandelt werden muss, um eine messbare Oberflächenbelegung zu erhalten. Im Anschluss wurde die Funktionalisierbarkeit der eingeführten Arylgruppen überprüft. Durch die Einführung unterschiedlicher funktioneller Gruppen ist es dann möglich, Moleküle für spezielle Anwendungen anzubinden. Durch die Anwendung der klassischen Aromatenchemie war es möglich, die aromatischen Oberflächen zu nitrieren und sulfonieren. Die Sulfonsäuregruppe konnte partiell zum Thiol reduziert werden. Durch Umsetzung dieser Thiolgruppen war es möglich, einen mannosemodifizierten sowie einen farbstoffmodifizierten Diamanten herzustellen. Da die nachträgliche Einführung von Carboxylgruppen mit hohem synthetischem Aufwand verbunden ist, wurde alternativ ein carboxyltragender Vorläufer mit dem thermisch behandelten Diamant umgesetzt. Hierbei wurde eine Oberflächenbelegung von ca. 0.8 mmol g-1 erreicht (Ausgangsdiamant thermisch behandelt bei 750 °C). Im Anschluss wurde die Säuregruppe mit einem einfach geschützten Diamin weiterfunktionalisiert. Hierbei wurden unterschiedliche Methoden zur Amidbildung getestet. Als effektivste Methode stellte sich die Synthese über ein Säurechlorid heraus. Infolgedessen war eine weitgehende Umsetzung (ca. 94 - 88 %) der Säuregruppe möglich. Eine weitere wichtige funktionelle Gruppe für die Anbindung größerer 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 für die Funktionalisierung eingesetzt. Nach anschließender Reduktion der Cyanogruppen wurden primäre Amine erhalten. Die so erzeugte Aminogruppe wurde mit Biotin weiter funktionalisiert. Die bisher eingesetzten o-Chinodimethane sind ausschließlich durch 1,4-Eliminierung zugänglich. Eine sinnvolle Alternative zu diesem Vorläufer 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 überführt und in 2-Position wurde das Sulfon gegen eine Aminogruppe ausgetauscht. Neben den durchgeführten Funktionalisierungsreaktionen wurde eine nasschemische Nachweismethode zur Quantifizierung von primären Aminen entwickelt. Ein Vorteil des Verfahrens ist, dass der Nachweis auf einfache Weise durchführbar ist und nur 1 – 2 mg Diamantprobe nötig sind. Die gewonnen Ergebnisse zeigen, dass durch den Nachweis verlässliche Angaben über die genaue Aminmenge erhalten werden.
N2  - For nanodiamond particles the functionalisation chemistry is based on the already existing surface groups, which were introduced during synthesis and cleaning. The most stable grafting would be a C-C coupling of the diamond atoms on the surface with organic reagents. To achieve this linkage the surface is func-tionalized via Diels-Alder reaction. Basic prerequisite for this is a surface which has a sufficient amount of C=C double bonds. This was achieved by thermal treatment. The obtained results show, that above a treatment temperature of 750 °C no functional groups can be detected anymore by the used analytic methods. The elemental analysis of each sample shows a significant increase in carbon content. This is also an indication of a successful removal of most oxygen containing surface groups. After successful thermal treatment of the diamond it was shown by the usage of cyclopentadiene and anthracene, that in general a functionalization via Diels-Alder reaction is possible. Because of this as an alternative diene an o-quinodimethane was applied. For this purpose a systematic study of the reaction of the different thermally annealed diamond samples with α,α’-di-bromo-o-xylene was performed. This has shown that pristine diamond has to be treated at least at 750 °C to obtain a measurable surface coverage. Subsequently, the functionalization of the introduced aryl groups was investigated. By the introduction of different functional groups it is possible to bind molecules for specific applications. By applying classical aromatic chemistry, it was possible to nitrate and sulfonate the aromatic moieties. The sulfonic acid was partially reduced to a thiol. By reacting the thiol group it was possible to synthesize a mannose and dye modified nanodiamond Because the subsequent introduction of carboxylic groups is connected with a high synthetic effort an alternative carboxylic group carrying precursor was reacted with thermally annealed diamond. A surface coverage of 0.8 mmol g-1 was achieved (pristine diamond annealed at 750 °C). Subsequently, the carboxylic group was modified by introducing a Boc-protected diamine. Different methods for amide formation have been tested. As the most effective method the reaction using an acid chloride as an intermediate was identified. Using this coupling method, an almost complete conversion (about 94 – 88 %) of the acid group was possible. Another important functional group for the grafting of larger moities are the amines. They can easily be formed by e. g. the reduction a cyano group. Here 2,3-bis-(bromomethyl)-5,6-dicyanopyrazine was used as a precursor for the functionalization of the diamond. After subsequent reduction of the cyano groups, primary amines were obtained. The generated amino group have been reacted with biotin. So far the used o-quinodimethanes were solely accessible by 1,4-elimination. A reasonable alternative for these precursors is the use of a cyclobutene derivative. The advantage is an easier purification of the product. As a test compound 2,4-bis(methylsulfonyl)-5,6-dihydrocyclobuta-[d]-pyrimidine was used. After reaction with the diamond the thioether group was transformed into sulfones and in the 2-position the sulfone was replaced by an amino group. In addition to the functionalization reactions carried out in this work, a wet chemical method was developed for the quantification of primary amines on the diamond surface. An advantage of the developed method is that it can be easily carried out and only 1 - 2 mg of the diamond sample is needed. The obtained results show that through this detection method a reliable value of the exact amount of amine groups can be made.
KW  - Funktionalisierung <Chemie>
KW  - Festkörperoberfläche
KW  - Diels-Alder-Reaktion
KW  - Chinodimethane
KW  - Synthesediamant
KW  - Nanodiamant
KW  - Nanodiamond
KW  - Functionalisation
KW  - Diels-Alder reaction
KW  - o-Quinodimethane
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-56229
ER  - 
TY  - THES
A1  - Abdelmohsen, Usama Ramadan
T1  - Antimicrobial Activities from Plant Cell Cultures and Marine Sponge-Associated Actinomycetes
T1  - Antimikrobielle Aktivitäten aus Pflanzenzellkulturen und marinen Schwamm-assoziierten Actinomyceten
N2  - This thesis is divided into three parts with the main goal allocating novel antimicrobial compounds that could be used as future antibiotics. The first part aimed to evaluate the potential of plant suspension cultures for the production of antimicrobial proteins. The extracellular, intracellular and cell wall bound fractions of seven heterotrophic and photomixotrophic plant cell suspension cultures treated with nine different elicitors were tested for the elicitor dependent production of antimicrobial proteins. Bioactivities were tested against a selected panel of human isolates including Gram-positive and Gram-negative bacteria as well as fungi using the disc diffusion assay. The intracellular fractions of elicited cell cultures were more active than extracellular fractions while the cell wall bound fractions showed lowest activities. Among the 21 fractions tested, the intracellular fraction of Lavendula angustifolia elicited with DC3000 was most active against Candida maltosa. The second most active fraction was the intracellular fraction of Arabidopsis thaliana elicited with salicylic acid which was moreover active against all test strains. The antimicrobial activity of elicited Arabidopsis thaliana cell cultures was tested by bioautography to locate the antimicrobial proteins in the crude extract. The intracellular fraction of photomixotrophic Arabidopsis thaliana cells elicited with salicylic acid was selected for further gel filtration chromatography on S-200 column leading to the purification of one 19 kDa antimicrobially active protein, designated, AtAMP. Our findings suggest that elicited plant cell cultures may present a new promising alternative source of antimicrobial proteins. The second part comprises the isolation of actinomycetes associated with marine sponges and testing the bioactivities of new species for further investigations. Actinobacterial communities of eleven taxonomically different sponges that had been collected from offshore Ras Mohamed (Egypt) and from Rovinj (Croatia) were investigated by a culture-based approach using different standard media for isolation of actinomycetes and media enriched with aqueous sponge extract to target rare and new actinomycete species. Phylogenetic characterization of 52 representative isolates out of 90 based on almost complete sequences of genes encoding 16S rRNA supported their assignment to 18 different actinomycete genera. Altogether 14 putatively new species were identified based on sequence similarity values below 98.2% to other strains in the NCBI database. The use of M1 agar amended with aqueous sponge extract yielded a putative new genus related to Rubrobacter which highlighting the need for innovative cultivation protocols. Biological activity testing showed that five isolates were active against Gram-positives only, one isolate was active against Candida albicans only and one isolate showed activity against both groups of pathogens. Moreover, the antiparasistic activity was documented for four isolates. These results showed a high diversity of actinomycetes associated with marine sponges as well as highlighted their potential to produce anti-infective agents. The third part of the thesis focused on the isolation and structure elucidation of new bioactive compounds. Streptomyces strain RV15 recovered from sponge Dysidea tupha, was selected for further chemical analysis by virtue of the fact that it exhibited the greatest antimicrobial potential against Staphylococcus aureus as well as Candida albicans among the all tested strains. Moreover, members of the genus Streptomyces are well known as prolific producers of interesting pharmacologically active metabolites. Chemical analysis of the methanolic crude extract using different chromatographic tools yielded four new compounds. The structures of the new compounds were spectroscopically elucidated to be four new cyclic peptides, namely, cyclodysidins A-D. Their bioactivity was tested against different proteases, bacteria and Candida as well as tumor cell lines. The compounds did not show any significant activities at this point.
N2  - Die hier vorliegende Dissertation ist in drei Kapitel gegliedert und hatte die Bereitstellung neuer antimikrobieller Substanzen, die zukünftig als Antibiotika genutzt werden könnten, zum Hauptziel. Das erste Kapitel befasst sich mit dem Potenzial von Pflanzen zur Produktion von Proteinen mit antimikrobieller Wirkung. Pflanzenzellkulturen wurden mit neun verschiedenen Induktoren stimuliert und anschließend auf die Produktion von Proteinen mit antimikrobieller Wirkung hin untersucht. Dafür wurden die extra-, intrazellulären sowie die membrangebundenen Proteinfraktionen von sieben heterotrophen und photomixotrophen Pflanzenzellkulturen extrahiert. Mittels Diffusionstests wurden die Wirkung der Proteine gegen eine Sammlung menschlicher Pathogene inklusive Gram-positiver und Gram-negativer Bakterien, sowie Pilze getestet. Die intrazellulären Fraktionen zeigten dabei höhere Aktivitäten als die extrazellulären, wohingegen die membrangebundenen Proteine die geringsten Aktivitäten aufwiesen. Von den insgesamt 21 getesteten Proteinfraktionen wies die mit DC3000 induzierte intrazelluläre Fraktion von Lavendula angustifolia die größte Wirkung gegen Candida maltosa auf. Die mit Salicylsäure induzierte intrazelluläre Proteinfraktion von Arabidopsis thaliana zeigte eine Hemmung aller getesteten pathogenen Stämme. Die antimikrobielle Aktivität der induzierten Arabidopsis thaliana-Zellkultur wurde mittels Bioautography weiter untersucht, um das wirksame Protein im Gesamt-(Roh-) extrakt einzugrenzen. Die intrazelluläre Fraktion der photomixotrophen Arabidopsis thaliana-Zellkultur wurde ausgewählt, um ein 19 kDa Protein mit antimikrobieller Wirkung, genannt AtAMP, mittels Gelfitrationschromatography über eine S-200 Säule aufzureinigen. Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass induzierte Pflanzenzellkulturen zukünftig als aussichtsreiche alternative Quelle für antimikrobiell wirksame Proteine herangezogen werden können. Der zweite Teil dieser Dissertation beinhaltet die Isolation von mit marinen Schwämmen assoziierten Actinomyceten und deren Testung auf Bioaktivität. Aus 11 taxonomisch verschiedenen, an den Küsten von Ras Mohamed (Ägypten) und Rovinj (Kroatien) gesammelten Schwammspezies, wurden Actinobakterien auf verschiedenen Standardmedien kultiviert. Um seltene, neue Stämme zu isolieren, wurden diese Medien mit wässrigen Schwammextrakten angereichert. Die auf der 16S rRNA-Gensequenz basierenden phylogenetischen Charakterisierung von 52 der insgesamt 90 Isolate, zeigte die Zugehörigkeit zu 18 verschiedenen Actinomyceten-Gattungen. Die 16S rRNA-Gene von 14 Isolaten zeigten Homologien von weniger als 98,2% zu denen anderer in Datenbanken abgelegten Bakterien und stellen somit vermutlich neue Arten dar. Die Verwendung von mit Schwammextrakt angereichertem M1-Agar resultierte in der Kultivierung einer mutmaßlich neuen, mit Rubrobacter verwandten Gattung und bestätigt die Notwendigkeit der Entwicklung neuer innovativer Kultivierungsprotokolle. Aktivitätstests von fünf Isolaten zeigten deren hemmende Wirkung nur gegen Gram-positive Bakterien, ein Isolat zeigte Aktivität nur gegen Candida albicans und ein Isolat war wirksam gegen beide genannten Pathogengruppen. Desweiteren konnten antiparasitäre Wirkungen von vier Isolaten dokumentiert werden. Die hier beschriebenen Ergebnisse zeigen die große Diversität von mit Schwämmen assoziierten Actinomyceten und deren Potential Antiinfektiva zu produzieren. Der dritte Teil dieser Arbeit fokussierte sich auf die Isolation und Strukturaufklärung neuer bioaktiver Substanzen. Streptomyceten sind bekannt für die Produktion von interessanten, pharmakologisch aktiven Metaboliten. Der aus dem Schwamm Dysidea tupha isolierte Stamm Streptomyces RV 15 zeigte eine hohe Aktivität gegen Staphylococcus aureus und C. albicans und wurde deshalb für nähere Untersuchungen ausgewählt. Die chemische Analyse des Methanol-Rohextrakts unter der Verwendung verschiedener Chromatographie-Verfahren resultierte in der Isolation von vier Substanzen. Die spektroskopische Analyse zeigte, dass diese neuen Substanzen zyklische Peptidstrukturen aufweisen und wurden daraufhin als Cyclodysidin A-D benannt. Die Bioaktivitäten dieser Substanzen wurden gegen verschiedene Proteasen, Bakterien und Candida sowie gegen verschiedene Tumorzelllinien getestet. Bis zum jetzigen Zeitpunkt zeigte keine der getesteten Peptide eine aussagekräftige Wirkung.
KW  - Antimikrobieller Wirkstoff
KW  - Pflanzenzelle
KW  - Zellkultur
KW  - Antimikrobielle Aktivitäten
KW  - Pflanzenzellkulturen
KW  - Proteinen mit antimikrobieller Wirkung
KW  - Actinomyceten
KW  - zyklische Peptide
KW  - Antimicrobial activities
KW  - Plant cell cultures
KW  - Antimicrobial proteins
KW  - Actinomycetes
KW  - Cyclic peptides
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-51483
ER  - 
TY  - THES
A1  - Maier, Philipp
T1  - Synthese und Struktur-Eigenschafts-Beziehungen sterisch überfrachteter Sternmesogene mit hexasubstituiertem Benzolkern und ihrer Wirt-Gast-Mesogene
T1  - Synthesis and structure-property relationships of sterically crowded star mesogens with a hexasubstituted benzene core and their host-guest mesogens
N2  - Die vorliegende Dissertation befasst sich mit den Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von sternförmigen Mesogenen mit kontrollierbaren Konformationen in den LC-Phasen. Zunächst sollte mithilfe verschiedener Moleküldesigns geklärt werden, wie eine Faltung der Arme verhindert werden kann, und somit, ob sternförmige Konformationen in den kolumnaren Packungen realisiert werden können. Hierzu wurde erfolgreich eine Bibliothek von dreiarmigen Amidsternen, semiflexiblen Oligoestersternen mit hexasubstituiertem Benzolkern und formtreuen hexasubstituierten Benzolen synthetisiert. Die besondere Herausforderung bei der Darstellung letzterer lag in der C3-Symmetrie der Verbindungen und konnte durch Optimierung der Synthesestrategie mittels aufeinander folgender Wittig-Horner- und Suzuki-Reaktionen in einem divergenten Ansatz gemeistert werden. Ein herausragendes Ergebnis ist die Flüssigkristallinität dieser formtreuen hexasubstituierten Strukturen, wenn sie mindestens neun bzw. zwölf periphere Ketten besitzen. Die detaillierte Auswertung der Kolumnendurchmesser mithilfe von äquatorialen Reflexen sowie der Dichte und der meridionalen Beugungsmuster zeigen, dass lediglich für die formtreuen hexasubstituierten Benzolderivate eine Faltung verhindert werden kann. Intrinsische Freiräume (Kävitäten) zwischen den Oligo(phenylenvinylen)-Armen werden durch außergewöhnliche Dimerenbildung und helikale Packung der Moleküle kompensiert.
In die Kavitäten der Trispyridylverbindungen können Carbonsäure-funktionalisierte Gäste unter Ausbildung von Wasserstoffbrücken eingelagert werden. Mit zunehmender Gastkonzentration wird die helikale Dimerphase des Wirts kontinuierlich in eine neue kolumnare Phase von monomeren Supermesogenen ohne helikale Struktur umgewandelt. Da die Gäste in den Supermesogenen vollständig von den Oligo(phenylenvinylen)-Armen und den aliphatischen Ketten umschlossen sind, handelt es sich bei der Wirtverbindung erstmals um einen flüssigkristallinen Endorezeptor mit drei Bindungsstellen. Das Sternmesogen mit größeren intrinsischen Freiräumen ermöglicht die Einlagerung von funktionalen Bausteinen wie z.B. Anthracenchromophoren. Aus Untersuchungen mittels Festkörper-NMR- und Fluoreszenzspektroskopie geht hervor, dass sich die Mesophase mit drei Anthracengästen langsam in eine doppelt nanosegregierte Struktur umwandelt, in der intrakolumnar Oligo(phenylenvinylen)-Arme und Anthracene Seite an Seite segregiert stapeln und so segmentierte Kolumnen bilden. Diese Art von doppelter Nanosegregation offenbart das Potential des verwendeten Moleküldesigns im Bezug auf die Entwicklung mesomorpher Multikabelstrukturen.
Im Vergleich zu den Supermesogenen weisen die analogen Sternverbindungen mit kovalent gebundenen Pseudogästen um über 100 °C höhere Klärpunkte auf, was unter Berücksichtigung der strukturellen Ähnlichkeit der kolumnaren Phasen und der ähnlichen Mischungsenthalpien in unterschiedlichen Werten der Mischungsentropie begründet liegen muss. Der Vergleich mit einer 1:3-Mischung ohne spezifische Wirt-Gast-Wechselwirkung bestätigt in diesem Zusammenhang den Einfluss der Bindungsart der Gäste auf die Mesophasenstabilität. Die Klärtemperaturen der Sternmesogene lassen sich folglich über die Art der Bindung der Gastmoleküle kontrollieren. Dies ist vor allem für die Orientierung kolumnarer Phasen in dünnen Filmen großer funktionaler Mesogene, die häufig erst bei sehr hohen Temperaturen unter Zersetzung in die isotrope Phase übergehen, interessant.
N2  - This dissertation examines the structure-property relationships of star-shaped mesogens with controllable conformations in the LC phases. First it should be clarified by means of different molecular designs, how a folding of the arms can be prevented, and thus, if reliable star-shaped conformations can be realized in the columnar stacks. For this reason, a library of three-armed amide stars, semi-flexible oligoester stars with a hexasubstituted benzene core and shape-persistent hexasubstituted benzenes was successfully synthesized. The particular challenge in the preparation of the latter was the C3-symmetry of the compounds and could be accomplished by optimizing the synthetic strategy using subsequently Wittig-Horner and Suzuki reactions in a divergent route. An outstanding result is the liquid crystallinity of these shape-persistent hexasubstituted structures, if they contain at least nine or twelve peripheral chains. The detailed evaluation of the column diameters, using equatorial reflections, as well as the density and the meridional scattering patterns shows that only the shape-persistent hexasubstituted benzene derivatives can be prevented from folding. Intrinsic free spaces (cavities) between the oligo(phenylenevinylene) arms are compensated by exceptional dimer formation and helical packing of the molecules.
Carboxylic acid functionalized guests can be incorporated into the cavities of the trispyridyl compounds by forming hydrogen bonds. Upon increasing the guest concentration the helical dimer phase of the host is continuously converted into a new columnar phase of monomeric supermesogens without a helical structure. Since the guests of the supermesogens are entirely enclosed by the oligo(phenylenevinylene) arms and the aliphatic chains, the host compound is the first liquid crystalline endoreceptor with three binding sites. The star mesogen with larger intrinsic free spaces facilitates the incorporation of functional building blocks such as anthracene chromophores. Investigations by solid state NMR and fluorescence spectroscopy uncovered that the mesophase with three anthracene guests slowly converts into a double nanosegregated structure in which oligo(phenylenevinylene) arms und anthracenes stack side by side and thus form segmented columns. This type of double nanosegregation reveals the potential of the molecular design used with respect to the development of mesomorphic multi cable structures.
In comparison to the supermesogens the analog star compounds with covalently bound pseudo guests exhibit more than 100 °C higher clearing points. Considering the structural similarity and the similar mixing enthalpy this must be due to different values of the mixing entropy. In this context, the comparison with a 1:3 mixture without any specific host-guest interaction confirms the influence of the binding mode of the guests on the mesophase stability. As a consequence, the clearing temperatures of the star mesogens can be controlled by the binding mode of the guest molecules. This is particularly interesting for the orientation of columnar phases in thin films of large functional mesogens which frequently transform into the isotropic phase at very high temperatures under decomposition.
KW  - Thermotroper Flüssigkristall
KW  - Columnare Phase
KW  - Supramolekül
KW  - Sternmesogen
KW  - Endorezeptor
KW  - Wirt-Gast-Mesogen
KW  - Nanosegregation
KW  - Raumfüllung
KW  - star mesogen
KW  - endoreceptor
KW  - host-guest mesogen
KW  - nanosegregation
KW  - space filling
KW  - Mesogen
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-185274
ER  - 
TY  - THES
A1  - Seaf, Shaimaa Fayez Ali Mohammed
T1  - Isolation, structural elucidation, and biological evaluation of Naphthylisoquinoline alkaloids from two African Ancistrocladus species
T1  - Isolierung, Strukturaufklärung und Untersuchungen zum Wirkmechanismus von Naphthylisochinolin-Alkaloiden aus zwei afrikanischen Ancistrocladus-Arten
N2  - The indepth metabolic profiling of the crude extracts of two African Ancistrocladus species viz. A. likoko from Central Africa and A. abbreviatus from West Africa, resulted in a total of 87 alkaloids among them 54 new ones. All of the compounds were intensely elucidated by 1D and 2D NMR, HRESIMS, as well as chemical and chiroptical techniques.
Among the newly discovered compounds are quinoid naphthylisoquinolines with an ortho-diketone in the naphthalene portion, nor-naphthylisoquinoline alkaloid lacking the always present methyl group at C-1, seco-(ring cleaved) naphthylisoquinolines, and a newly discovered class of natural products called the naphthylisoindolinones.
Some of the compounds displayed strong antitumoral activities against human pancreatic cancer cells and leukemia cells in-vitro.
N2  - Naturstoffe aus terrestrischen, marinen und mikrobiellen Organismen werden seit langem in der Behandlung vieler Krankheiten eingesetzt.[18] Sie spielen eine Schlüsselrolle bei der Suche und Entwicklung neuer Arzneistoffe, da sie die Grundlage für viele der derzeit kommerziell verwendeten Medikamente darstellen.[68-70] Die Natur bleibt eine wertvolle und nachhaltige Quelle für neuartige Wirkstoffe. Der Einsatz hocheffizienter chemischer, chromatographischer und spektroskopischer Methoden für die Entdeckung neuer bioaktiver Naturstoffe ist dabei von zentraler Bedeutung. 
Eine vielversprechende Klasse von Naturstoffen sind die Naphthylisochinolin-Alkaloide, die weiterhin neue und wichtige Leitsubstanzen gegen verschiedene Erkrankungen wie Krebs, Malaria und AIDS liefern. Im Rahmen dieser Dissertation wurde durch eingehende Analyse ihrer Rohextrakte ein detailliertes Profil der Sekundärmetabolite zweier bislang wenig untersuchter Ancistrocladus-Arten, A. likoko und A. abbreviatus, erstellt. Dies führte zur Entdeckung einer Vielzahl an Alkaloiden (insgesamt 86 Verbindungen, darunter 53 neue Naturstoffe), und auch zu mehrere neuen NIQ-Unterklassen. Einige der Verbindungen zeigten starke zytotoxische Wirkungen gegen Krebszellen sowie antiplasmodiale Aktivitäten.
KW  - Naphthylisochinolinalkaloide
KW  - Naphthylisoquinoline alkaloids
KW  - Ancistrocladaceae
KW  - A. likoko
KW  - A. abbreviatus
KW  - seco-NIQs-Naphthylisoindolinone
KW  - alkaloids-Quinoid
KW  - NIQs
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-191588
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mufusama Koy Sita, Jean-Pierre
T1  - Quality Assessment of Antimalarial Medicines Sold in the Democratic Republic of the Congo and Phytochemical Investigations on a Congolese Ancistrocladus Liana
T1  - Qualitätsbewertung der in der Demokratischen Republik Kongo vermarkteten Malariamittel sowie phytochemische Untersuchung einer kongolesichen Ancistracladus-Liane
N2  - Nowadays, the management of infectious diseases is especially threatened by the rapid emergence of drug resistance. It has been suggested that the medicine quality assurance combined with good medication adherence may help to reduce this impendence. Moreover, the search for new antimicrobial agents from medicinal plants is strongly encouraged for the exploration of alternatives to existing therapies. In this context, the present work focused on both the quality evaluation of commercialized antimalarial medicines from the Democratic Republic of the Congo and on the phytochemical investigations of a Congolese Ancistrocladus species.
N2  - Heute ist die Behandlung von Infektionskrankheiten besonders durch das schnelle Auftreten von Arzneimittelresistenzen bedroht. Es wurde vorgeschlagen, dass eine gute Arzneimittelqualitätssicherung in Verbindung mit einer sicheren Medikamentenhaftung dazu beitragen kann, dieser Gefahr entgegenzuwirken. Darüber hinaus wird unter anderem die Suche nach neuen antimikrobiellen Wirkstoffen aus Heilpflanzen dringend empfohlen, um nach Alternativen zu bestehenden Therapien Ausschau zu halten. In diesem Zusammenhang konzentrierte sich die vorliegende Arbeit sowohl auf die Qualitätsbewertung der in der Demokratischen Republik Kongo (DR Kongo) vermarkteten Malariamittel, als auch auf die phytochemische Untersuchung einer kongolesischen Ancistrocladus-Art. ...
KW  - artemether - lumefantrine
KW  - amodiaquine
KW  - Congolese Ancistrocladus plants
KW  - Quality assessment of antimalarial medicines from the Congo
KW  - Phytochemical investigations of a Congolese Ancistrocladus Liana
KW  - substandard and falsified medicines from the Congo
KW  - impurity profiling
KW  - capillary zone electrophoresis
KW  - naphthylisoquinoline alkaloids
KW  - Antimalariamittel
KW  - Demokratische Republik Kongo
KW  - Ancistrocladaceae
KW  - Phytochemie
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-192382
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schies, Christine Lisa
T1  - Totalsynthese von Mbandakamin A und Weiteren Dimeren Naphthylisochinolin-Alkaloiden mit Antiplasmodialer Aktivität sowie HPLC-ECD-Analyse Inhärent Chiraler Metallocorrole
T1  - Total Synthesis of Mbandakamin A and Related Naphthylisochinoline-Alkaloids with Antiplasmodial Activities and HPLC-ECD-Analysis of inherent Chiral Metallocorrdes
N2  - Tropische Infektionskrankheiten sind noch immer die Haupttodesurache in vielen Ländern der Dritten Welt. Unter ihnen ist Malaria neben der Immunschwächekrankheit AIDS und Tuberkulose am weitesten verbreitet. Laut WHO erkrankten allein im Jahr 2016 rund 216 Millionen Menschen an Malaria und weltweit verstarben 445.000 Menschen an den Folgen dieser Infektion. Solange die Wirksamkeit des Impfstoffs RTS,S/AS01 gegen Malaria noch Schwachstellen aufweist und andere Impfstoff-Kanditaten sich noch in präklinischen Testphasen befinden, ist vor allem die Entwicklung neuer Wirkstoffe, auch im Hinblick auf die rasante Ausbreitung von Resistenzen gegen herkömmliche Medikamente, weiterhin eine dringende Aufgabe.
Eine vielversprechende Wirkstoffklasse mit interessanten strukturellen Eigenschaften und einer ungewöhnlichen Biosynthese aus Acetat-Einheiten sind die Naphthylisochinolin-Alkaloide aus den beiden paläotropischen Pflanzenfamilien der Dioncophyllaceae und Ancistrocladaceae. Die Naphthylisochinolin-Alkaloide sind hervozuheben aufgrund ihrer exzellenten Aktivität gegen Plasmodium falciparum, den Erreger der Malaria tropica, sowie wegen ihrer Wirksamkeit gegen Erreger weiterer Krankheiten wie beispielsweise AIDS, Leishmaniose und Afrikanische Trypanosomiasis. Auch im Kampf gegen maligne Erkrankungen wie Leukämie und pankreatischen Krebs werden sie aufgrund ihrer cytotoxischen Eigenschaften als vielversprechende Leitstrukturen betrachtet.
Die strukturell beeindruckendsten Naphthylisochinolin-Alkaloide sind die dimeren Mbandakamine, die von unserer Arbeitsgruppe vor einiger Zeit aus einer kongolesischen Ancistrocladus-Liane isoliert wurden. Sie besitzen sieben stereogene Elemente und sind die ersten natürlich vorkommenden Dimere mit einer höchst unsymmetrischen 6',1''-gekuppelten zentralen Biarylachse. Diese impliziert eine außergewöhnlich hohe sterische Hinderung an der zentralen Achse, wie sie noch in keinem anderen dimeren Naphthylisochinolin-Alkaloid gefunden wurde. Verbunden mit ihren bemerkenswerten und vielseitigen pharmakologischen Wirkeigenschaften sind sie ausgesprochen interessante Moleküle für eine synthetische Erschließung.
Ziel dieser Arbeit war die erstmalige Totalsynthese von Mbandakamin A und B sowie die Synthese ihrer monomeren Hälften 5-epi-Korupensamin E und 8-O-Methylkorupensamin A. Zudem sollten weitere Naphthylisochinolin-Dimere, die bei der Synthese der Mbandakamine anfallen, isoliert und charakterisiert werden. Alle neuen mono- und dimeren Naphthylisochinoline sollten abschließend am Schweizerischen Tropen- und Public-Health-Institut auf ihre biologische Aktivität getestet werden. 
Zusätzlich gelang im Rahmen eines Kooperationsprojekts erstmals die stereochemische Charakterisierung des strukturell ganz neuartigen, inhärent chiralen Wolframbiscorrols durch online HPLC-ECD-Analyse in Kombination mit quantenchemischen Rechnungen.
N2  - Tropical infectious diseases are still the leading cause of death in developing countries. Among them, malaria is the most widespread one, besides the immunodeficiency syndrome AIDS and tuberculosis. According to the WHO about 216 million people were diagnosed with malaria in 2016, and it was estimated that 445 000 deaths due to malaria occurred globally. As long as vaccinations still show weaknesses in their efficacy or are only in the pre-clinical phase, the development of new drugs is inevitable because of the rapid spread of drug resistance.
A promising class of agents with interesting structural properties and an unusual biosynthesis are the naphthylisoquinoline alkaloids from the two palaeotropic plant families of Dioncophyllaceae and Ancistrocladaceae, because not only the naphthalene parts but also the isoquinoline moieties originate from acetate- units. The naphthylisoquinoline alkaloids have attracted attention due to their high activities against Plasmodium falciparum, the pathogen causing malaria tropica, and for their effectiveness against the pathogens of further tropical diseases such as AIDS, leishmaniasis, schistosomiasis and trypanasomiasis. In the fight against malignant diseases such as leukemia and pancreatic cancer, they are also considered as promising lead structures, because of their cytotoxic properties.
Structurally most impressive naphthylisoquinoline alkaloids are the dimeric mbandakamines, recently isolated by our group from a Congolese Ancistrocladus liana. The mbandakamines possess seven stereogenic elements and are the first naturally occurring dimers with a highly unsymmetric 6',1''-coupled central biaryl axis. This implies an exceptionally high steric hindrance that has not been found in any other dimeric naphthylisoquinoline alkaloid so far. In combination with their remarkable pharmacological activities, they are extremely interesting synthetic goals.
The aim of of the present work was the first synthesis of 5-epi-korupensamine E and 8-O- methylkorupensamine A, which are the two molecular halves of mbandakamines A and B, followed by their phenol-oxidative coupling to give rise to the mbandakamines. Additionally, further mono- and dimeric naphthylisoquinolines obtained en route to the mbandakamines were to be isolated and characterized. Moreover, all new mono- and dimeric naphthylisoquinolines were to be tested for their antiprotozoal activities at the Swiss Tropical and Public Health Institute. 
In addition,in a cooperation project the stereochemical characterization of an inherently chiral tungsten biscorrole by online-HPLC-ECD analysis in combination with quantum-chemical calculations was achieved for the very first time.
KW  - Naphthylisochinolin-Alkaloide
KW  - Corrole
KW  - Isolierung <Chemie>
KW  - Natural products
KW  - Naturstoffe
KW  - Strukturaufklärung
KW  - Totalsynthese
KW  - Malaria
KW  - isolation
KW  - structure elucidation
KW  - total synthesis
KW  - Naphthylisochinolin-Alkaloide
KW  - Corrole
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-185012
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sengupta, Sanchita
T1  - Bio-inspired Zinc Chlorin Dye Assemblies for Supramolecular Electronics
T1  - Bio-adaptierte Zink-Chlorin Farbstoffverbände für supramolekulare Elektronik
N2  - 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...
N2  - Die Chlorophylle stellen in der Natur die wichtigsten Pigmente dar, weil sie verantwortlich für die Photosynthese sind und hierbei vielfältige Funktionen wahrnehmen, die sich aus ihrer Selbstassemblierung sowie den vorteilhaften optischen und Redox-Eigenschaften ergeben. Die in dieser Arbeit untersuchten semisynthetischen Zinkchlorine stellen Modellverbindungen des natürlichen Bacteriochlorophylls c (BChl c) der Lichtsammelsysteme (light-harvesting: LH) in Chlorosomen von Bakterien, jedoch ohne Proteingerüst, dar. Die entscheidenden Vorteile dieser Zinkchlorine (ZnChl) gegenüber den natürlichen BChls bestehen im einfachen semisynthetischen Zugang ausgehend von Chlorophyll a (Chl a), ihrer gesteigerten chemischen Stabilität sowie der Möglichkeit ihre Selbstassemblierung durch gezielte chemische Modifizierung der Seitenketten in der Peripherie zu steuern. Während bereits mehrfach über die vielversprechenden Redox- und excitonischen Eigenschaften von Aggregaten von ZnChl und natürlichem BChl c und den damit verbundene Voraussetzungen für Excitontransport über große Distanzen berichtet wurde, sind die Ladungstransporteigenschaften von Aggregaten der biomimetischen ZnChl bis heute unerforscht. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Aufklärung der Struktur von Aggregaten einer Vielzahl von semisynthetischen Zinkchlorophyllderivaten im Feststoff, in Lösung und auf Oberflächen durch die Kombination verschiedenster spektroskopischer, kristallographischer und mikroskopischer Techniken an die sich Untersuchungen zum Ladungstransport in den Aggregaten anschließen. Schema 1 zeigt die verschiedenen, in dieser Arbeit synthetisierten ZnChls, die entweder mit einer Hydroxy- oder Methoxygruppe in der 31-Position funktionalisiert sind sowie Substituenten unterschiedlicher Art, Länge und Verzweigung an der Benzylestergruppe in 172-Position tragen.Die Packung dieser Farbstoffe hängt entscheidend von ihrer chemischen Struktur ab. Während die ZnChls 1a, 2a, 3 mit 31-Hydroxygruppe und Alkylseitenketten (Dodecyl bzw. Oligoethylenglykol) gut lösliche stabförmige Aggregate bilden, lagern sich die analogen Verbindungen mit 31-Methoxygruppe (1b, 2b) zu Stapeln in Lösung und auf Oberflächen zusammen. Diese supramolekularen Polymere wurden im Detail in Kapitel 3 mit Hilfe von UV/Vis- und CD-Spektroskopie (circular dichroism: CD) sowie dynamische Lichtstreuung (dynamic light scattering: DLS) untersucht. Darüber hinaus lieferten temperaturabhängige UV/Vis- in Kombination mit DLS-Messungen wertvolle Informationen über die Aggregationsprozess dieser beiden Sorten von Aggregaten. Während sich die ZnChl 1a mit 31 Hydroxygruppe entsprechend dem isodesmischen Modell zu röhrenförmigen Aggregaten zusammenlagern, bilden sich die stapelförmigen Aggregate von 1b nach einem kooperativen Keimbildungs-Wachstums-Mechanismus (nucleation-elongation mechanism). Detaillierte elektronenmikroskopische Studien lieferten erstmals überzeugende Beweise für röhrenförmige Nanostrukturen der Aggregate des wasserlöslichen 31-Hydroxy Zinkchlorin 3. Die gemessenen Durchmesser der Röhren von ~ 5-6 nm dieser Aggregate liegen in hervorragender Übereinstimmung mit den Elektronenmikroskopie-Daten von BChl c Stabaggregaten in Chlorosomen (Chloroflexus aurantiacus, Durchmesser ~ 5-6 nm) und entsprechen damit dem von Holzwarth und Schaffner postulierten röhrenförmigen Modell... Im Einklang mit ihren hoch geordneten, robusten Strukturen, die sich eindimensional in einer Größenordnung von Mikrometeren erstrecken, sowie ihrer Fähigkeit zum effizienten Ladungs-trägertransport stellen diese selbstassemblierten Nanoröhren von ZnChls vielversprechende Ausgangsmaterialien für die Fertigung supramolekularer elektronischer Bauteile dar. Wissenschaftliche Bemühungen einige dieser Moleküle und ihre entsprechenden supramolekularen Polymere für die Fertigung von (opto-)elektronischen Bauteilen wie organischen Feldeffekttransistoren zu benutzten, stellen lohnende Aufgaben für die Zukunft dar...
KW  - Supramolekulare Chemie
KW  - Selbstorganisation
KW  - Chlorinderivate
KW  - Farbstoff
KW  - Selbstassemblierung
KW  - supramolekularen Elektronik
KW  - Zinkchlorine
KW  - Zinc Chlorin
KW  - Self-assembly
KW  - Supramolecular electronics
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-66935
ER  - 
TY  - THES
A1  - Dehm, Volker Christoph
T1  - Synthesis and Characterization of an Oligo(Phenylene Ethynylene)-Based Perylene Bisimide Foldamer
T1  - Synthese und Charakterisierung eines Oligo(phenylenethinylen)-basierten Perylenbisimid Foldamers
N2  - The present work is part of the currently only rudimentary understanding of the structure-property relationships in the self-assembly of pi-conjugated organic molecules. Such structures may reveal favorable photophysical and semiconducting properties due to the weak non-covalent pi-pi interactions between the monomer units. The specific mutual orientation of the dyes is known to evoke individual functional properties for the condensed matter, however, the related electronic processes are still not well-understood and further enhancements of functional properties are seldom triggered by rational design. The pi-pi self-assembly structures of perylene bisimide (PBI) dyes are promising, versatile materials for organic electronic devices and have been elected for this thesis as an archetype aggregate system to investigate the dye-dye interactions in more detail. In cooperation with experts in the field of spectroscopy and theory the development of reliable routines towards a better understanding of the origins of the functional properties may be feasible, and, on a longer time-line, such knowledge may enable optimization of functional organic materials. Having designed such structures entailed the challenge of developing feasible synthesis strategies, and to actually generate the targeted molecules by synthesis. Several synthesis approaches were conducted until finally a perylene bisimide foldamer was obtained based on a Sonogashira co-polymerization reaction. After purification and enrichment of the larger-sized species by means of semi-preparative gel permeation chromatography (GPC) the average size of an octamer (8500 Da) species was determined by analytical GPC. The low polydispersity index (PD) of 1.1 is indicative of a sharp size distribution of the oligomers. This average size was confirmed by performing diffusion ordered NMR spectroscopy (DOSY). Furthermore, MALDI-TOF mass analysis substantiated the structural integrity of the co-polymerization product. Solvent-dependent UV/vis spectroscopic investigations demonstrated that intramolecular PBI  aggregates are reversibly formed, indicating that this oligomer is able to fold and unfold in the intended manner upon changing external conditions. In the unfolded states, the PBI moieties are closely arranged due to the short OPE bridges (< 2.4 nm), which is expressed by an exciton coupling interaction of the dyes and therefore the characteristic monomer absorption pattern of the PBI chromophore cannot be obtained in the unfolded states. More interestingly, the folded state revealed a pronounced aggregate spectrum of the PBIs, however, striking differences in the shape of the absorption spectrum compared to our previously investigated PBI self-assembly were obtained.
N2  - Die vorliegende Arbeit ist Bestandteil von derzeit erst ansatzweise verstandenen Struktur-Eigenschaftsbeziehungen in Selbstassoziaten pi-konjugierter organischer Moleküle. Solche Strukturen können nützliche photophysikalische und Halbleitereigenschaften aufweisen, die begründet sind in den schwachen, nicht-kovalenten pi-pi-Wechselwirkungen zwischen den Monomereinheiten. Die spezifische gegenseitige Orientierung zwischen den Farbstoffen ruft dabei unterschiedliche funktionelle Eigenschaften im Festkörper hervor, die zugrundeliegenden elektronischen Prozesse sind jedoch noch nicht genügend verstanden, so dass eine gezielte Steuerung oder Verbesserung der funktionellen Eigenschaften schwierig ist. Die pi-pi- Selbstassoziate von Perylenebisimiden (PBI) sind vielversprechende, vielseitige Materialien für die organische Elektronik, und wurden daher für diese Arbeit als Forschungsobjekt ausgewählt um die Wechselwirkung zwischen den Farbstoffen genauer zu untersuchen. In Kooperation mit Experten aus den Forschungsgebieten der Spektroskopie und Theorie sollen verlässliche Routinen entwickelt werden, die ein besseres Verständnis der elektronischen Vorgänge in organischen Funktionsmaterialen ermöglichen und auf längere Sicht eine gezielte Optimierung derselben erlauben. Nachdem entsprechende Modelsysteme konzipiert und berechnet wurden, wurden geeignete Synthesestrategien entwickelt und umgesetzt, was schließlich zu der erfolgreichen Synthese eines Perylenbisimid Foldamers führte, die auf einer abschließenden Sonogashira Co-Polymerisation basierte. Nachdem dieses mittels semip-präparativer Gelpermeationschromatographie (GPC) sowohl gereinigt, als auch dessen größeren Oligomerspezies angereichert wurden, wurde mittels analytischer GPC im Mittel eine molekulare Masse von 8400 Da erhalten, was einem Oktamer entspricht. Dabei wurde ein kleiner Polydispersionsindex (PD) von 1.1 erhalten, was für eine relativ enge Größenverteilung der Oligomerspezies spricht. Diese Größendimension wurde mittels Messung der Selbstdiffusion durch Feldgradienten-NMR-Spektroskopie (diffusion ordered spectroscopy, DOSY) bestätigt. Weiterhin konnte mittels MALDI-TOF- Massenanalyse die strukturelle Integrität des Co-Polymerisationsproduktes nachgewiesen werden. UV/Vis-spektroskopische Untersuchungen zeigten die reversible Ausbildung intramolekularer PBI pi-pi-Aggregate bei Veränderung der Lösungsmittel, was die gewünschten Faltungseigenschaften des Foldamers bei veränderten äußeren Bedingungen demonstriert. In nicht gefalteten Zuständen sind die PBI Farbstoffe durch die kurzen OPE-Brücken zu räumlicher Nähe (< 2.4 nm) gezwungen, was sich in einer exzitonischen Kopplung der Farbstoffe äußert, weshalb für nicht-gefaltete Zustände kein reines, charakteristisches PBI Monomerabsorptionsspektrum beobachtet werden konnte. Im interessanteren gefalteten Zustand weisen die PBIs ein ausgeprägtes Aggregatabsorptionsspektrum auf, allerdings mit klaren Unterschieden in der Bandenform verglichen mit den von uns früher untersuchten intermolekularen PBI-Selbstassoziaten.
KW  - Perylenbisdicarboximide <Perylen-3
KW  - 4:9
KW  - 10-bis(dicarboximide)>
KW  - Foldamers
KW  - Aggregate
KW  - dye
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-53211
ER  - 
TY  - THES
A1  - Safont Sempere, Marina Montserrat
T1  - Chiral self-sorting of atropo-enantiomeric perylene bisimide dyes
T1  - Chirale Self-sortierung von Atropo-enantiomerische Perilene Bisimide Farbstofe
N2  - This thesis included the synthesis of conformationally stable chiral perylene bisimide (PBI) dyes, the study of their optical properties in solution and their chiral self-sorting behaviour in nonpolar solvents in which dimerization via pi-pi-stacking takes place. Furthermore, the influence of PBI core chirality on the properties of these dyes in the condensed state has been also studied. We have demonstrated and quantified the prevalence of chiral self-recognition over self-discrimination in pi-stacking dimerization of PBIs. It has been shown that this self-recognition event is compromised by the increasing flexibility of the structures related to the size of the OEG bridging units. Moreover, the inherent chirality of these PBIs has been proven to strongly influence their condensed state properties, for which large differences between the pure enantiomers and the racemates were revealed, as well as between the different bridged macrocyclic PBIs.
N2  - Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Synthese von konformationsstabilen chiralen Perylenbisimidfarbstoffen (PBI), die Bestimmung ihrer optischen Eigenschaften in Lösung und ihrer chiralen Selbstsortierung in unpolaren Lösungsmitteln, in denen Dimerisierung durch pi-pi-Stapelung stattfindet. Des Weiteren wurde noch der Einfluss der PBI Kernchiralität auf die flüssigkristallinen Eigenschaften untersucht. Zusammenfassend konnte im Rahmen dieser Arbeit die Bevorzugung der chiralen Selbst-Erkennung gegenüber der Selbst-Diskriminierung in pi-gestapelten dimerisierten PBIs quantifiziert und bewiesen werden. Eine erhöhte Flexibilität der Moleküle durch Verlängerung der OEG Brückeneinheiten verringert jedoch die Qualität dieses Selbsterkennungsvorgangs. Des Weiteren hat die Chiralität dieser PBIs einem sehr starken Einfluss auf die Eigenschaften der kondensierten Materie, in welcher große Unterschiede für reine Enantiomere und das Racemat sowie zwischen PBIs mit unterschiedlichen Brückeneinheiten gefunden wurden.
KW  - Farbstoff
KW  - Selbstorganisation
KW  - Chiralität
KW  - Atropisomerie
KW  - Self-Sortierung
KW  - pi-pi Wechselwirkungen
KW  - Aggregation
KW  - self-sorting
KW  - chirality
KW  - pi-pi- stacking
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-55359
ER  -