Here a short route towards the synthesis of a methylated bucky-ball is reported according to previous stated synthesis. The synthesis comprises a sequence of a Wittig-Horner reaction, followed by a photocyclization. Bromination provides the starting material for a second Wittig-Horner reaction with following photocyclization. The key step of the syn-thesis is the cove-region closure process (CRC) facilitated by regiospecific HF elimination, promoted through activated aluminium oxide. The final product exhibits the characteristic bowl-like shape. Different reaction conditions were applied for the key step in order to increase the yield and minimize the amount of side products.
Inhaltsverzeichnis
Introduction
Results and Discussion
Summary and Outlook
Experimental Section
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese von Buckminster-Fulleren-Fragmenten, sogenannten „Bucky-Bowls“, um eine verbesserte molekulare Ankerstruktur für organische elektronische Bauteile zu entwickeln, die ein konjugiertes pi-System beibehält und gleichzeitig eine effiziente kovalente Anbindung an Goldoberflächen ermöglicht.
- Entwicklung einer Syntheseroute für methylierte Bucky-Bowls mittels Wittig-Horner-Reaktion und Photocyclisierung.
- Untersuchung des "Cove-Region Closure" Prozesses unter Verwendung von aktiviertem Aluminiumoxid.
- Optimierung von Reaktionsbedingungen zur Steigerung der Ausbeute und Minimierung von Nebenprodukten.
- Analyse der molekularen Struktur und elektronischen Eigenschaften mittels spektroskopischer Methoden.
Auszug aus dem Buch
Synthesis of 1,4-difluoro-6-methylbenzo[c]phenanthrene14 (4)
In a 125 W water-cooled photochemical reactor the E/Z mixture of the benzo-stilbene (3) (3.00 g, 10.7 mmol, 1 eq) was dissolved in toluene (30 mL) and filled up with cyclohexane. Nitrogen was bubbled through the stirred solution for around 15 min. Iodine (2.99 g, 11.8 mmol, 1.1 eq) and an excess of propylene oxide (22.5 mL, 321.2 mmol, 30 eq) were added. After irradiation for 15-20 h the colour of iodione had disappeared. The conversion of the benzo-stilbene was monitored with GC-MS. Iodine and propylene oxide were added in respective amounts, according to the amount of remaining benzo-stilbene (3). This procedure was repeated as soon as the colour of iodine had disappeared, until nearly full conversion of the benzo-stilbene. The total amounts of reagents added during the reaction were iodine (6.49 g, 25.6 mmol) and propylene oxide (50.0 mL, 713.8 mmol).
The total time was 48 h. The reaction mixture was washed with aqueous Na2S2O3 (100mL x 3) to remove residual traces of iodine, dried over Na2SO4, filtered and concentrated under reduced pressure. The crude product was purified with flash chromatography on silica gel using PE as eluent. The cyclization product (4) (2.10g, 7.5 mmol, 60%) was obtained as a white powder.
Zusammenfassung der Kapitel
Introduction: Erläutert die Notwendigkeit neuer molekularer Architekturen für die organische Elektronik und stellt das Konzept der Bucky-Bowls als stabile Ankerstrukturen vor.
Results and Discussion: Beschreibt detailliert die Reaktionskaskade zur Synthese des substituierten Bucky-Bowls und diskutiert die Optimierung der Syntheseparameter, insbesondere für den Ringschluss.
Summary and Outlook: Fasst die erfolgreiche Synthese zusammen und gibt einen Ausblick auf potenzielle Modifikationen der Ankergruppen sowie Optimierungsmöglichkeiten des Verfahrens.
Experimental Section: Dokumentiert die angewandten wissenschaftlichen Standardmethoden, Apparaturen und die detaillierten Syntheseprotokolle für die einzelnen Zwischen- und Endprodukte.
Schlüsselwörter
Organische Elektronik, Bucky-Bowls, Wittig-Horner-Reaktion, Photocyclisierung, Molekulare Ankergruppen, Syntheseoptimierung, Cove-Region Closure, Aluminiumoxid, Konjugiertes pi-System, Benzo[c]phenanthren, Indacenopicen, Molekulare Elektronik.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese von Bucky-Bowl-Molekülen, die als verbesserte Ankergruppen für Einzelmolekül-Kontakte in der molekularen Elektronik dienen sollen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der organischen Synthesechemie, insbesondere der Photocyclisierung und katalytischen Ringschlussreaktionen, sowie auf der strukturellen Optimierung für molekulare Schaltkreise.
Was ist das primäre Ziel der Forschung?
Das Ziel ist die Herstellung einer stabilen molekularen Brücke, die sowohl eine kovalente Anbindung an Elektroden erlaubt als auch die elektronische Konjugation innerhalb der Molekülkette aufrechterhält.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Synthese nutzt eine Sequenz aus Wittig-Horner-Reaktionen und Photocyclisierungen, ergänzt durch einen auf Aluminiumoxid basierenden Ringschluss (CRC-Prozess).
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden die einzelnen Syntheseschritte vom Vorläufer bis zum Endprodukt, die Optimierung der Reaktionsbedingungen und die Charakterisierung der erhaltenen Verbindungen mittels NMR und HPLC analysiert.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich primär über Begriffe wie Bucky-Bowls, Photocyclisierung, Molekulare Elektronik und Synthesemethodik einordnen.
Welche Rolle spielt die "Cove-Region" bei der Synthese?
Die Cove-Region ist der Bereich des Moleküls, in dem der finale Ringschluss (CRC) stattfindet, was entscheidend für die Ausbildung der charakteristischen schalenförmigen Geometrie des Bucky-Bowls ist.
Warum wird Aluminiumoxid im Syntheseprozess eingesetzt?
Aktiviertes Aluminiumoxid dient als Katalysator und Promoter für die regiospezifische HF-Eliminierung, welche den entscheidenden Schritt zum Ringschluss des Indacenopicen-Gerüsts ermöglicht.
- Arbeit zitieren
- B. Sc. Manuel Langer (Autor:in), 2015, Synthesis of Methylated Bucky Bowls by HF elimination, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/335479
