Synthese und spektroskopisch/strukturelle Untersuchungen von neuen organischen Materialien für nicht-lineare optische und elektro-optische Verbindungen

Ziel

In der modernen Informationstechnologie werden neue Methoden zur Datenverarbeitung, Datenspeicherung und zum raschen Datentransfer benötigt. Ein Ansatz um dieses Ziel zu erreichen ist, Materialien mit nicht-linear optischen Eigenschaften zu entwickeln, die es beispielsweise der Industrie ermöglichen, neue Bildschirme mit einzigartiger Auflösung zu entwickeln. Hierbei sind organische Materialien im Gegensatz zu den gebräuchlichen anorganischen Materialien eine interessante Alternative. Quadratsäure ist eine zweibasige Säure mit PAK-Werten von 0,54 und 3,48 und zwei leicht polarisierbaren Carbonylgruppen. Diese besonderen Strukturelemente stellen nicht nur Protonenakzeptorstellen an der Carbonylgruppe für andere Moleküle dar, sondern auch Bindungsstellen für zweiwertige Metall-Ionen.

Kondensationsprodukte der Diethyl-Quadratsäure mit optisch aktiven freien Basen von Aminosäureamiden spielen eine wichtige Rolle als NLO-Materialien. Einige von ihnen - wie z. B. L-Arginin Hydrogen-Quadratsäure und L-Arginin Dihydrogenphosphat haben vielversprechende Eigenschaften als Materialien für Frequenzumwandler.

Vorgehensweise

Wir haben die folgenden neuen Verbindungen mit nicht-linearen optischen Eigenschaften synthetisiert (Abb. 30).

Abbildung 30: Synthetisierte Verbindungen mit nicht-linearen optischen Eigenschaften

Ergebnisse

Das Amid der Quadratsäure mit 5-Amino-2-methoxypyridin kristallisiert nicht zentrosymmetrisch ohne den Einsatz von chiralen Reagenzien. Die elektronische Nicht-Linearität dieses Push-Pull-Systems beruht auf Einheiten, die ein delokalisiertes p-Elektron System beinhalten mit Donor- und Akzeptorgruppen an der gegenüberliegenden Seite des Moleküls. Das Molekül gehört zu der Klasse der zweidimensionalen Quadrupole wie z. B. 4,6-Dinitroresorcin. Die oben erwähnte Verbindung ist ein NLO-Quadrupol, der ein N(Pyridin-Atom) enthält, das sich in ein entsprechendes Pyridinium-Betainderivat umlagern kann. Die Pseudoschichtstruktur ermöglicht die Einlagerung von kleinen Molekülen zwischen den Schichten, womit diese Verbindung auch in der Katalyse eingesetzt werden könnte.

Förderung

Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD) innerhalb des Stabilitätspaktes Südosteuropa

Ansprechpartner

Prof. Dr. Tsonko Kolev
Bulgarian Academy of Sciences
kolev@orgchm.bas.bg
Fon: +35 (92) 9606106

Univ.-Prof. Dr. Dr. h.c. Michael Spiteller
M.Spiteller@infu.uni-dortmund.de
Fon: (0231) 755-4080

Veröffentlichungen

1. Kolev, T.; Koleva, B. B.; Spiteller, M.; Sheldrick, W. S.; Mayer-Figge, H. (2008):
   "Benzamidinium D-glucuronate: spectroscopic and structural elucidation" Journal of Molecular Structure, 879, 30-39.

2. Kolev, T.; Koleva, B. B.; Spiteller, M.; Sheldrick, W. S.; Mayer-Figge, H. (2007):
   "Synthesis, Spectroscopic and Structural elucidation of Sympathomimetic Amine, Tyraminium Dihydrogenphosphate" Amino Acids submitted.

3. Kolev, T.; Koleva, B. B.; Cherneva,E.; Spiteller, M.; Sheldrick, W. S.; Mayer-Figge, H. (2007):
   "Synthesis, spectroscopic and structural elucidation of 5-amino-2-methoxypyridine ester amide of squaric acid ethyl ester: a new material with infinite layered structure" Spectrochimica Acta Part A, 68, 1187-1196.

4. Kolev, T.; Koleva, B.B.; Emgenbroich, M. ; Spiteller, M. ; Sheldrick, W.S. ; Mayer-Figge, H. (2006):
   "Crystal structure and linear-dichroic infrared (IR-LD) spectral analysis of N,N'-diethyl-4-vinylbenzamidinium squarate" Struct. Chem., 17, 631-637.

5. Kolev, T.; Spiteller, M.; Mayer-Figge, H.; Sheldrick, W. S. (2006):
   "Benzamidinium dihydrogenphosphate" Acta Crystallographica Section E, Structure Reports Online, E63, o1016-o1018.

6. Kolev, T.; Spiteller, M.; Sheldrick, W. S.; Mayer-Figge, H. (2006):
   "Synthesis, spectroscopic and structural elucidation of 2-amino-4-nitroaniline: Potential material for nonlinear optical application" Adv. Func. Mater. submitted.

7. Kolev, T.; Spiteller, M. (2005):
   "Bis(8-hydroxyquinolinium) squarate" Acta Cryst., E 61, o1469-o1471.
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8. Kolev, T.; Wortmann, R.; Spiteller, M.; Sheldrick, W.S.; Mayer-Figge, H. (2005):
   "4-Phenylphyridinium betaine of squaric acid" Acta Cryst., E61, o1090-o1092.
   Weitere Informationen...

9. Kolev, T.; Yancheva, D.; Shivachev, B.; Petrova, R.; Spiteller, M. (2005):
   "2-{3-[(E)-(3,4-Dimethoxyphenyl)ethenyl]-5,5-dimethylcyclohexyl-2-enylidene}malononitrile" Acta Cryst., E 61, o550-o552.
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10. Kolev, T.; Yancheva, D.; Shivachev, B.; Petrova, R.; Spiteller, M. (2005):
    "2-(3-Benzoyl-1-pyridinio)-3,4-dioxocyclobutenolate" Acta Cryst., C 61, o213-o215.
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