Gezielte Synthese endo- und exo-funktionalisierter Käfigverbindungen und deren Metallkomplexe als Bildner poröser Materialien mit selektiven Gasadsorptionseigenschaften
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen dieses von der DFG geförderten Projektes konnten wichtige Erkenntnisse gewonnen werden, welchen Einfluss verschiedene Substituenten in para-Position der Salicylaldehyde auf die Bildung und schließlich auf die Materialeigenschaften von [4+6]-Iminkäfigverbindungen sowohl in amorpher als auch in kristalliner Phase haben. Dabei zeigte sich, dass je räumlich anspruchsvoller der Substituent ist, umso kleiner ist die effektiv gemessene spezifische Oberfläche im kristallinen Material. Im amorphen Material scheint die Gruppe einen minderen Einfluss auf die Packung und somit auf die Gassorptionseigenschaften auszuüben. Es wurde herausgefunden, dass die Hydroxylfunktion der Salicyldialdehyde bei der Bildung der Käfigverbindungen eine essentielle dirigierende Rolle spielt. Wird diese durch Methyl-, Methoxyl oder Wasserstoff ersetzt, so bilden sich die Käfige zwar, sind aber Teil einer komplexen Mischung, aus denen diese sehr schwer zu isolieren sind. Dieses Problem konnte z.T. synthetisch durch sechsfache Williams-Ether-Synthese gelöst werden. Die dabei erhaltenen Käfigverbindungen konnten sauber isoliert werden, waren hochporös und zeigten u. a. ein Gassorptionsverhalten, dass signifikant verschieden war im Vergleich zur Hydroxylkäfigverbindung. Duch Postfunktionalisierung konnten ebenfalls verschiedene Aminkäfige hergestellt werden, die in Anzahl und Natur verschiedene Wasserstoffbrückenbindungsdonoren enthielten. Aufgebracht auf Quarzmikrowaagen zeigte sich eine deutliche Abhängigkeit der Affinität gegenüber γ-Butyrolacton von der Zahl und Natur der Wasserstoffbrückenbindungsdonoren. Zu guter Letzt wurden erste orientierende Versuche durchgeführt, Metallkomplexe der [4+6]-Iminkäfigverbindungen zu erhalten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Periphery-Substituted [4+6] Salicylbisimine Cage Compounds with Exceptional High Surface Areas: Influence of the Molecular Structure on Nitrogen Sorption Properties, Chem. Eur. J. 2012, 18, 836-847
M. W. Schneider, I. M. Oppel, H. Ott, L. G. Lechner, H.-J. S. Hauswald, R. Stoll, M. Mastalerz
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Uniform Porous Nanospheres from Discrete Shape-persistent Organic Cage Compounds, J. Mater. Chem. 2012, 22, 7113-7116
M. W. Schneider, L. G. Lechner, M. Mastalerz
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Direct Gravimetric Sensing of GBL by Molecular Recognition Process in Organic Cage Compounds, Chem. Commun. 2013, 49, 8398-8400
M. Brutschy, M. W. Schneider, M. Mastalerz, S. R. Waldvogel
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Post-Modification of the Interior of Porous Shape-Persistent Organic Cage Compounds, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 3611-3615
M. W. Schneider, I. M. Oppel, A. Griffin, M. Mastalerz
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Synthesis of para aryl-substituted salicyldialdehydes, Eur. J Org. Chem. 2015, 15, 3274-3285
Dennis Reinhard, Ludger Schöttner, Victor Brosius, Frank Rominger, Michael Mastalerz
