Research project

Porphyrine und Metalloporphyrine besitzen eine ungewöhnlich vielfältige Redoxchemie, wie am Beispiel der in der Natur vorkommenden Reaktionskaskaden mit Porphyrinbeteiligung (Ladungstrennung in der Photosynthese, Sauerstofftransport im Blut mittels Häm, Oxidationen mit Cytochromen etc.) eindrucksvoll demonstriert wird. Dieses Verhalten macht Porphyrine und ihre Metallkomplexe nicht nur zu idealen Grundbausteinen für neuartige optische und elektronische Materialen, sondern auch zu wichtigen Komponenten in Wirt-Gast-Studien sowie Erkennungs- und Aktivierungsphänomenen. Im Rahmen des Vorhabens soll die Modifizierung der in den ortho-Positionen angebrachten Brommethylgruppen von Tetraphenylporphyrinen und deren Metallkomplexen erfolgen. Diese geometrische Situation hat sowohl synthetische als auch strukturelle Konsequenzen. Zum einen werden Substitutionsreaktionen, bedingt durch die Reaktivität der Benzylbromide, mit nahezu allen denkbaren Nucleophilen, z. B. mit Aminen, Sulfiden, Cyanidionen, gegebenfalls sogar Carbanionen, möglich, die ihrerseits leicht modifizierbar sind. So können aus vergleichsweise einfachen Molekülen komplexe Gebilde erhalten werden. Zum anderen werden Substituenten unmittelbar über das Porphyrinsystem und sein Metallzentrum gebracht und somit die Wechselwirkungen maximiert sowie Rotationsfreiheitsgrade eingeschränkt, da das untenliegende Porpyhrinsystem Drehungen stark behindert. Die Verwendung geigneter Benzaldehyde für die Porphyrinsynthese führt zu stabilen Atropisomeren, die weitere Topologien erlauben. Durch Ersatz der Bromatome mit z. B. tertiären Aminen oder Pyridinen können hochgeladene Spezies entstehen, die Feldeffekte auf insertierte Metallionen ausüben werden. Zudem erlauben die reaktiven Benzylpositionen das Anbringen funktionaler Moleküle, so etwa Kronenether als Liganden für Alkali- und Erdalkalimetalle sowie Ammoniumionen, Naphthaldiimide als Elektronenakzeptoren, etc. Die Untersuchung der Eigenschaften dieser neuartigen Konjugate soll Einblick in die Erkennungs- und Aktivierungsphänomene sowie Elektronen/Energietransfer- und Oxidationsprozesse der natürlichen Kreisläufe geben.