Dokument: Synthesis and Characterisation of Halogen-Bonded Networks and Photoresponsive Dissipative Systems

Titel:	Synthesis and Characterisation of Halogen-Bonded Networks and Photoresponsive Dissipative Systems
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=63677
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20230919-104114-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Nieland, Esther Johanna Gisa [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 49,96 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 13.09.2023 / geändert 14.09.2023
Beitragende:	Dr. Schmidt, M. Bernd [Gutachter] Prof. Dr. Czekelius, Constantin [Gutachter]
Stichwörter:	Organische Chemie, Supramolekulare Chemie, Photoschalter, Dynamische Systeme
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:	This thesis is divided into two major parts, focusing on the application of imine halogen bonding to generate supramolecular networks and on the generation of photoresponsive, dynamic, and dissipative supramolecular assemblies. For the first time, imine halogen bonding was thoroughly examined in this work and employed to generate halogen-bonded frameworks. Networks with various topologies were created by combining two different imine cages with several electron-poor halogen bond donors. Box-like structures and infinite networks were among the structures studied using single-crystal X-ray analysis in conjunction with plane-wave DFT calculations and QTAIM investigations. While the structures are fascinating, imine halogen bonding is also a practical method for modifying the solid-state packing of porous organic cages. Additionally, by adding iodine as a heavy atom, this method facilitates the single-crystal X-ray structure analysis of these cages. In the second part of this thesis, the structural differences between two azobenzene isomers were exploited to generate topologically different assemblies that can be transformed into each other using light. Among those systems is an azobenzene-based trianglimine, which can transiently undergo ring contraction under irradiation. Mixtures of oligomeric imines based on aliphatic diamines were utilised as starting materials to selectively generate macrocyclic structures. During those studies, two photoresponsive supramolecular macrocycles and one cage were also synthesised that underwent no structural rearrangements upon isomerisation making them interesting target structures in the generation of photoresponsive host-guest systems. Finally, mixtures of the different employed amines were combined with the aldehyde photoswitch to investigate the possibility of a photo-induced building block exchange. During these studies, it was shown that the trianglimine as well as the azobenzene cage could be irreversibly transferred into discrete structures composed of different building blocks, which then over time were transformed into mixed species containing both building blocks. This thesis gives a detailed insight into the nature and possibilities of imine halogen bonding while also shedding light on different dissipative dynamic systems and the variety of structures accessible by employing both isomers of an azobenzene building block. Diese Arbeit ist in zwei Teile gegliedert, die sich mit der Anwendung von Imin-Halogen-Bindungen zur Erzeugung von supramolekularen Netzwerken und mit der Synthese von photoresponsiven, dynamischen und dissipativen Systemen beschäftigen. In dieser Arbeit wurde die Ausbildung von Halogen-Bindungen mit Iminen das erste Mal gründlich untersucht und zur Erzeugung von halogengebundenen Gerüsten eingesetzt. Durch die Kombination von zwei verschiedenen Iminkäfigen mit mehreren elektronenarmen Halogenbindungsdonoren wurden Netzwerke mit unterschiedlichen Topologien geschaffen. Zu den untersuchten Strukturen gehörten kastenförmige Strukturen und unendliche Netzwerke, die mit Hilfe der Einkristall-Röntgenanalyse in Verbindung mit DFT-Rechnungen und QTAIM-Analysen untersucht wurden. Auch wenn die Strukturen an sich faszinierend sind, ist die Imin-Halogen-Bindung zusätzlich eine praktische Methode, um die Festkörperpackung von porösen organischen Käfigen zu verändern. Durch das Eingbringen von Iod als schweres Atom erleichtert diese Methode außerdem die Röntgenstrukturanalyse dieser Käfige. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden die strukturellen Unterschiede zwischen zwei Azobenzol-Isomeren ausgenutzt, um topologisch unterschiedliche Einheiten zu erzeugen, die mit Hilfe von Licht ineinander umgewandelt werden können. Zu diesen Systemen gehört ein auf Azobenzol basierendes Trianglimin, das bei Bestrahlung eine vorübergehende Ringkontraktion durchlaufen kann. Verschiedene Iminoligomere, die auf aliphatischen Diaminen basieren, wurden als Ausgangsmaterial für die selektive Erzeugung makrocyclischer Strukturen verwendet. Im Rahmen dieser Studien wurden auch zwei photoresponsive supramolekulare Makrocyclen und ein Käfig synthetisiert, die bei der Isomerisierung keine strukturellen Umlagerungen erfahren, was sie zu interessanten Zielstrukturen für die Erzeugung photoresponsiver Wirt-Gast-Systeme macht. Schließlich wurden Mischungen der verschiedenen eingesetzten Amine mit dem Aldehydphotoschalter kombiniert, um die Möglichkeit eines photoinduzierten Bausteinaustauschs zu untersuchen. Dabei zeigte sich, dass sowohl der Trianglimin- als auch der Azobenzolkäfig irreversibel in diskrete Strukturen aus verschiedenen Bausteinen überführt werden können, die sich dann im Laufe der Zeit in gemischte Spezies mit beiden Bausteinen umwandeln. Diese Arbeit gibt einen detaillierten Einblick in die Natur und die Möglichkeiten der Imin-Halogen-Bindung und beleuchtet gleichzeitig verschiedene dissipative dynamische Systeme und die Vielfalt der Strukturen, die durch die Verwendung der beiden Isomere eines Azobenzol-Bausteins zugänglich sind.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Organische Chemie und Makromolekulare Chemie
Dokument erstellt am:	19.09.2023
Dateien geändert am:	19.09.2023
Promotionsantrag am:	30.05.2023
Datum der Promotion:	15.08.2023