Sechsarmige funktionale Mesogene: Kontrolle der Morphologie kolumnarer Strukturen durch Nanosegregation und Wasserstoffbrücken
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt befasste sich mit der Synthese von hexasubstituierten Benzolderivaten, in deren Mesogenfamilie Chandrasekhar und Mitarbeiter 1977 die kolumnaren Flüssigkristalle entdeckten. In dieser Arbeit werden jedoch sterisch anspruchsvolle Arme an den verhältnismäßig kleinen Benzolkern geknüpft, was in der Vergangenheit in wenigen Fällen zu flüssigkristallinem Verhalten führte. Neben mit sechs Oligobenzoatarmen substituierten Mesogenen konnte erstmals auch ein Mesogen mit alternierendem Substitutionsmuster (Oligobenzoatarm/Benzamidophenylarm) erhalten werden. Des Weiteren wurden alternierende Sternmesogene mit Oligo(phenylenvinylen)armen und Arylsubstituenten präpariert. Während die formtreuen Oligo(phenylenvinylen)arme eine großen Freiraum innerhalb des Sternmesogens generieren, bilden die Arylbausteine den supramolekularen (Pyridyl) oder kovalenten (Hydroxyphenyl) Anker für potentielle Gäste mit Carbonsäurefunktion. Mesogene mit Kavitäten stellen eine Besonderheit dar, da sie in der Flüssigkristallphase den Freiraum füllen müssen. Über umfangreiche Studien mittels Röntgenstreuung, Modellierung und Faserstreusimulation, konnte eine ungewöhnliche helikale Packung von Dimeren der neuen formtreuen Mesogene belegt werden. Durch Dimerenbildung wird jeweils eine Kavität gefüllt und die Mesophase so stabilisiert. Die Kavitäten können jedoch auch mit den unterschiedlichsten carboxysubstituierten Gästen belegt werden. Alternierende, hexasubstituierte Sternmesogene mit formtreuen stilbenoiden Armen und Pyridylbausteinen werden so zu den ersten flüssigkristallinen Endorezeptoren, die bis zu drei Gäste in den Kavitäten aufnehmen können. Es zeigte sich, dass über die Natur der Gäste und die Art ihrer Bindung in der Kavität die Struktur und die Stabilität der Mesophasen kontrolliert werden können. Mit diesem System kann durch Verlängerung der Oligo(phenylenvinylen)arme die Größe der Kavität so eingestellt werden, dass auch Chromophore, wie z.B. Anthracencarbonsäurederivate, einfügbar werden. Auf diese Weise können zukünftig neue supramolekulare Materialien mit definierten flüssigkristallinen Eigenschaften hergestellt werden, die als Antennensysteme, Sensoren oder sogar für photovoltaisch Anwendungen von großem Interessen ist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- The control of folding in semiflexible star-shaped mesogens, European Liquid Crystal Conference, Rhodos 2013
M. Lehmann
- „Star-shaped mesogens with O- and N-substituted 1,3,5-Trisphenylbenzenecores“, 40. Arbeitstagung Flüssigkristalle Paderborn 2013
P. Maier, B. Fröhlich, M. Lehmann
- Shape-Persistent, Star-Shaped Host-Guest Supermesogens, 25. International Liquid Crystal Conference (ILCC), Dublin 2014
M. Lehmann
- Shape-Persistent, Star-Shaped Host-Guest Supermesogens,41. German Liquid Crystal Conference, Magdeburg 2014
M. Lehmann
- „Star-Shaped Mesogens with a Hexasubstituted C3-Symmetric Benzene Centre“, 25. International Liquid Crystal Conference (ILCC), Dublin 2014
P. Maier, M. Lehmann
- „Star-Shaped Mesogens with a Hexasubstituted C3-Symmetric Benzene Centre“,41. German Liquid Crystal Conference, Magdeburg 2014
P. Maier, M. Lehmann
- New Design Principle for the preparation of complex, functional liquid crystalline hybrid materials, European Liquid Crystal Conference, Manchester 2015
M.Lehmann
- Shape-Persistent, Sterically Crowded Star Mesogens: From Exceptional Columnar Dimer Stacks to Supermesogens. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 9710 –9714 ; Deutsche Fassung : Angew. Chem. 2015, 127, 9846–9850
M. Lehmann, P. Maier
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/anie.201501988) - „Liquid Crystal Endo-Receptors Forming Supermesogens With Three Guests“ 42. German Liquid Crystal Conference, Stuttgart 2015
P. Maier, M. Lehmann
