Synthesis of acene based organic gelators : Examination of the spectroscopical, photochemical and rheological properties

Reichwagen, Jens

2,3-Dialkoxi-Tetracene wurden in einer 6 stufigen Sequenz synthetisiert. Ihre Gel Bildung mit unterschiedlichen Lösungsmitteln wurde unter dem Aspekt der Kettenlänge und der Temperaturabhängigkeit untersucht. Hierzu wurden drei unterschiedliche Experimente durchgeführt: Inverted Tube Untersuchungen zeigten, dass die Minimalkettenlänge bei C-6, die optimale Kettenlänge bei C-16 liegt. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass Alkoxi-Tetracene hauptsächlich Gele in unpolaren Lösungsmitteln wie Cyclohexan bilden. Temperaturabhängige UV/Vis-Spektroskopie gab erste Anhaltspunkte auf die vorliegende trockene Gel Bildung. Weiterhin konnten aus den UV/Vis-Spektren thermodynamische Daten der Gel Bildung abgeleitet werden. AFM (atomic force microscopy) Aufnahmen gaben Einsicht in die minimalen Abmessungen der gebildeten Strukturen (200 Nanometer Durchmesser und einige Mikrometer Länge). Weiterhin konnte die netzartige Struktur der Gele gezeigt werden. Es konnte gezeigt werden, dass neben 2,3-Dialkoxy-Tetracenen auch die höheren Homologen 2,3-Dialkoxy-Pentacene Gele bilden, allerdings nur in hochsiedenden, halogenierten Lösungsmitteln. Weiterhin erschwerte die hohe Oxidationsempfindlichkeit weitere Untersuchungen. Die Photochemie substituierter Tetracene wurde am Beispiel der 2,3- und 5,12-disubstituierten Derivate untersucht. Hierzu wurde 5,12-Didecyloxy-Tetracen in einer zweistufigen Reaktion in akzeptablen Ausbeuten synthetisiert. Bei Belichtung bildet es zwei Photodimere. Auch die Belichtung des 2,3-disubstituierten Isomeren lieferte (anders als das Anthracen Homologe) mehrere Photodimere. Die Struktur der unterschiedlichen Photodimere wurde vollständig aufgeklärt, besonders unter Zuordnung der relativen Anordnung (Kopf-Kopf oder Kopf-Schwanz der Naphthalin Untereinheiten). Die Photochemischen Untersuchungen wurden durch Photophysikalische Messungen ergänzt.

2,3-Dialkoxy-tetracenes have been synthesized in a 6 step sequence in acceptable yields. Gel formation with various organic solvents was examined under aspects of chain length and temperature dependency. Three kinds of experiments were performed: inverted tube tests showing the minimum chain length to be C-6, optimum of gel formation to be C-16. Further the inverted tube tests have shown the 2,3-dialkoxy-tetracenes to form gels mainly in apolar solvents like cyclohexane. Temperature dependent UV/Vis spectroscopy was used to gain insight into the thermodynamics of the gel formation and provided an insight into the mode of the gel formation. It involves dry gels, i. e. no solvent molecules are incorporated in the gelator structures. AFM (atomic force microscopy) measurements were used to study the microscopic structures of the formed gels, leading to an estimation of the size of the fibers formed (200 nanometers of diameter, several micrometers of length). Furthermore, the measurements have shown the bridged, net like structure of the gelator. Having shown the gel forming capacities of 2,3-dialkoxy-tetracenes, 2,3-dialkoxy-pentacenes were synthesized. They form gels in high boiling halogenated solvents but are prone to oxidation. The photochemistry of substituted tetracenes was examined, using 2,3- and 5,12-disubstituted isomers. 5,12-Didecyloxy-tetracene was synthesized in a two step reaction with moderate yields. Its irradiation leads to two different photodimers. The irradiation of 2,3-tetracenes, too, led to several photodimers, in contrast to the corresponding anthracene. The structures of the different photodimers were investigated to distinguish the head-to-head from the head-to tail dimers. Supplementing the photochemical results, photophysical measurements were performed.

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Reichwagen, Jens: Synthesis of acene based organic gelators : Examination of the spectroscopical, photochemical and rheological properties. 2005.

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