Modulare Synthese Carbonsäure-terminierter Phenylen-Ethinylen-Stäbchen zur präorganisierten Parkettierung von HOPG-Oberflächen

Abstract

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene säurefunktionalisierte Phenylen-Ethinylen-Stäbchen mit unterschiedlichen dendritischen Seitenbausteinen synthetisiert, welche auf hochorientiertem pyrolytischem Graphit (HOPG) selbstassemblierte Monolagen (SAM) bildeten. Die Unterteilung der Stäbchen in drei Fragmente (Mittelbaustein, dendritischer Baustein und säurefunktionalsierter Seitenbaustein) ermöglichte einen schnellen synthetischen Zugang. Anschließend wurden die Stäbchen mittels Rastertunnelmikroskopie (STM) auf ihr Interdigitationsverhalten sowie auf einen Isomorphismus zwischen zwei Bindungsmotiven (Butadiinylene und Carbonsäuredimere) untersucht.<br /> Im ersten Teil wurden drei Stäbchen synthetisiert, die den 3,5-Dihexadecyloxybenzyl-Rest, den 3,4,5-Trihexadecyloxybenzyl-Rest, oder den asymmetrischen 3,4‑Bis(hexadecyl-oxy)‑5‑methoxybenzyl-Rest trugen um intermolekular interdigitierende Blöcke von vier bzw. sechs Alkoxyketten, sog. Quadrupletts und Sextupletts zu erzeugen. Hierbei wurde vor allem der Einfluss der dendritischen Bausteine auf die Monolagen untersucht. Die STM-Untersuchungen zeigten, dass der asymmetrische 3,4‑Bis(hexadecyloxy)‑5‑methoxybenzyl-Rest als einziges zuverlässig Multiplettstrukturen in der Monolage ausbildete. Mittels zweier Testsysteme sollte das Verhalten auf weitere asymmetrische Vertreter, wie den 3,4‑Bis(hexa-decyloxy)-5‑hexyloxybenzyl-Rest ausgeweitet werden, um die vielversprechenden Assemblierungseigenschaften später in größeren Strukturen anzuwenden. Die Untersuchungen mittels STM zeigten, dass beide asymmetrischen Vertreter ähnliche Muster bildeten.<br /> Im zweiten Teil wurden zwei verschiedene butadiinylenverbrückte Carbonsäure-terminierte Oligomere zur weitergehenden Untersuchung des Isomorphismus von Butadiinylenen und Carbonsäuredimeren synthetisiert und bis zum Octamer monodispers isoliert. Weiterhin konnten diese der Klasse der semiflexiblen Polymeren zugeordnet werden. Als dendritische Bausteine wurden der 3,4,5-Trihexadecyloxybenzyl-Rest sowie der 3,4‑Bis(hexadecyloxy)-5‑hexyloxybenzyl-Rest verwendet. STM-Untersuchungen ausgewählter Oligomere konnten den Isomorphismus von Butadiinylenen und Carbonsäuredimeren verifizieren. Abschließend wurden ein Isophthalsäure-Derivat und dessen butadiinylenverbrücktes Dimer zur Bestätigung des Isomorphismus in kleinen Systemen synthetisiert, dabei trugen sie den 3,4,5-Tributyloxybenzyl-Rest. Der Isomorphismus konnte mittels STM verifiziert werden.