Kronenether-Koordinationsverbindungen mit ungewöhnlichen strukturellen und optischen Eigenschaften (Krone I)

• Antragsteller: Professor Dr. Claus Feldmann
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511091465

Die Koordinationschemie von Metallkationen mit Kronenethern ist lange bekannt und hat zu einer großen Zahl an Verbindungen geführt. Üblicherweise werden dabei Kationen und Kronenether so gewählt, dass Kationendurchmesser und Öffnungsdurchmesser gut zueinander passen. Die umfangreiche Koordinationschemie hat zu einigen spektakulären Verbindungen geführt, und die hohe Selektivität der Koordination lässt sogar quantitative Bestimmungen zu, die Eingang in die Analytische Chemie und Sensorik gefunden haben. Werden Kationen koordiniert, die grundsätzlich Lumineszenz zeigen, so können auch die entsprechenden Kronenether-Koordinationsverbindungen Lumineszenz zeigen, die aber bislang schwach oder nur bei tiefen Temperaturen zu beobachten ist.Mit unseren Vorarbeiten konnten wir kürzlich zeigen, dass Kationen, die in Bezug auf den Ringöffnungsdurchmesser des Kronenethers zu klein sind, zu einer vielfältigen Koordinations- und Strukturchemie führen (z.B. Mn2+ in 18-Krone-6). Überraschenderweise können solche Verbindungen zudem herausragende Fluoreszenzeigenschaften aufweisen, was Quantenausbeuten nahe 100% (bei Raumtemperatur), nichtlinear-optische (NLO) Eigenschaften und effiziente Photolumineszenzanregung nach Frequenzhalbierung einschließt. Ausgehend von dieser unerwarteten Entdeckung sollen mit diesem Vorhaben neue Kronenether-Koordinationsverbindungen (z.B. mit Pr3+, Eu2+/3+, Tb3+, Sm3+, Ho3+, Tm2+/3+) mit herausragneden Lumineszenzeigenschaften synthetisiert und der Hintergrund der ungewöhnlichen Lumineszenzeigenschaften verstanden werden. Durch Synthese unter chiralen Bedingungen sollen gezielt enantiomerenreine Kronenether-Koordinationsverbindungen mit NLO-Eigenschaften hergestellt und eine neue Substanzklasse an NLO-Materialien entwickelt werden. Das Konzept von in Bezug auf den Ringöffnungsdurchmesser des Kronenethers zu kleinen Kationen soll schließlich neben lumineszierenden Verbindungen auch auf Verbindungen mit Metall-Metall-Bindungen übertragen werden und zu einer neue Clusterchemie führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen