Bioinspirierte Phosphol‐Lipide: von stark fluoreszierenden Organogelen zu mechanisch induziertem FRET

Abstract

Heteroatom-Dotierung, das heißt die Inkorporierung von B, Si, P und S-Atomen, stellt ein Vielzahl von Mçglichkeiten für das Design von p-konjugierten Systemen zur Verfügung, was zu großem Interesse an dem Gebiet der Organo-/Bioelektronik geführt hat. [1] Insbesondere phosphordotierte Materialien sind vielversprechende Kandidaten für die Entwicklung von funktionellen p-konjugierten Systemen. Die vielseitige Phosphorchemie ermçglicht eine effektive Feinabstimmung der p-konjugierten Systeme in Bezug auf ihre photophysikalischen Eigenschaften (HOMO-LUMO-Abstand, Fluoreszenz-Quantenausbeute, Ladungstransport) und ihre Redoxeigenschaften sowie ihre Elektronenaffinität. [2] Gleichermaßen sind hochorganisierte Mikro-/Nanostrukturen als hçchst effizient im Hinblick auf Energie-, Ionen-und Ladungstransport für die organische Elektronik von Bedeutung. [3] Unter den intermolekularen Wechselwirkungen, die oft für die Herstellung dieser geordneten Strukturen verwendet werden (p-p-Wechselwirkung, Wasserstoffbrücken und/oder Van-der-Waals-Kräfte), stellen ionische Wechselwirkungen eine leistungsfähige Variante für weitreichende, hochorganisierte und großflächige Selbstanordnung dar. Beispiele von P-basierten konjugierten Systemen für diese hochorganisierte Selbstanordnung sind hingegen bislang in der Literatur sehr selten. [4] Vor kurzem berichteten wir über neue, auf äußere Reize reagierende Phosphol-Lipide (Schema 1 A), die flüssigkristallines Verhalten aufweisen. Letzteres wurde durch die Kombination von amphiphilen Merkmalen von Lipiden und den elektronischen Eigenschaften von konjugierten Phospholen erreicht. [4a] Im Zuge dieser Forschung präsentieren wir nun neue stark fluoreszierende amphiphile Organogele, welche durch weitere Funktionalisierung des Phosphol-Lipid-Systems erhalten wurden. Da die einzigartigen Struktureigenschaften dieser Phosphol-Materialien sich sehr von den klassischen konjugierten Systemen unterscheiden, [5,6] haben wir uns hier auf die Beziehung von Molekülstruktur und den Systemeigenschaften in Hinsicht auf fundamentale Aspekte und mçgliche Anwendungen fokussiert. Insbesondere wurde ein einzigartiger, auf mechanische Reize reagierender Energietransfer beobachtet, der die Eignung dieser bioinspirierten selbstangeordneten Systeme als Lichtsammelsysteme hervorhebt.Eine Serie von symmetrischen und unsymmetrischen pkonjugierten Phospholium-Salzen (B) wurde über bereits publizierte Methoden synthetisiert (Schema 1; für Details siehe die Hintergrundinformationen). Die Identität aller neuen Verbindungen wurde über 1 H-, 13 C-und 31 P-NMR-Spektroskopie, hochauflçsende Massenspektrometrie und Elementaranalyse bestätigt. Die verschiedenen Phospholium-Grundstrukturen und Gegenionen (Br À und OTf À ) wurden ausgewählt, um potenzielle strukturelle Effekte auf die Selbstanordnung und photophysikalischen Eigenschaften des Systems aufzuzeigen.Die photophysikalischen Eigenschaften der neuen Phospholiumsalze sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Die Verbindungen 1-3 mit ausgedehntem Grundgerüst zeigen sehr starke Fluor...

Humboldt and Bessel Research Awards

“…Baumgartner’s research interests are in materials chemistry, phosphaorganic chemistry, and organometallic chemistry. He has reported in Angewandte Chemie on bioinspired phosphole‐lipids,2a and in Chemistry—A European Journal on highly emissive dithiazolephospholes 2b…”

Humboldt‐ und Bessel‐Forschungspreise

“…Sein Forschungsinteresse gilt der Chemie von Materialien, der phosphaorganischen Chemie und der Organometallchemie. In der Angewandten Chemie hat er über bioinspirierte Phosphol‐Lipide geschrieben2a und in Chemistry—A European Journal über stark emittierende Dithiazolphosphole 2b…”