Das Aufrollen von Oligophenylenen zu Nanographenen durch einen HF-Reißverschluss
Die faszinierenden Eigenschaften von Graphen haben zu einem starken Interesse an der Synthese großer polycyclischer aromatischer Kohlenwasserstoffe oder Nanographene, die Fragmente der Graphenoberfläche darstellen, geführt. Dr. Konstantin Amsharov und seiner Doktorandin Ann-Kristin Steiner vom Lehrstuhl für Organische Chemie II der FAU, ist es erstmalig gelungen, eine spektakuläre Methode zur Synthese solcher kohlenstoffbasierten Nanostrukturen zu entwickeln.
Durch eine mit Aluminiumoxid unterstützte Aktivierung einer Kohlenstoff-Fluor-Bindung, die als stärkste Bindung zu Kohlenstoff bekannt ist, wird eine neue Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung gebildet. Nach dieser Strategie war es bereits möglich, verschiedene Nanostrukturen in nahezu quantitativen Ausbeuten aufzubauen, einschließlich hochgespannter schalenförmiger Systeme, die nicht über andere Syntheserouten zugänglich sind. In dieser Arbeit zeigen die Autoren nun erstmalig, dass diese beispiellos anspruchsvolle Transformation auch im Dominomodus möglich ist, d.h. eine hochwirksame Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungsbildung durch ein Reißverschlussverfahren erreicht werden kann. Jeder einzelne Schritt ist dabei durch die richtige Gestaltung der Vorstufe eindeutig vorprogrammiert, wobei trotz der flexiblen Struktur der fluorhaltigen Vorstufen ein sehr effizienter regioselektiver Aufbau der Zielnanostrukturen gelang. Das Aluminiumoxid-vermittelte HF-Reißverschluss-Verfahren ist durch eine äußerst glatte Umwandlung in die gewünschten Nanographene charakterisiert, denn bemerkenswerterweise wurden alle synthetisierten Moleküle in hochreiner Form ohne zusätzliche Reinigungsverfahren erhalten.
Dadurch ist das Konzept bereits vorhandenen Methoden überlegen und dieser Ansatz könnte weiterhin einen Zugang zu hochinteressanten Kohlenstoff-Nanostrukturen liefern, die durch bestehende alternative Verfahren schwer zugänglich sind.
Publikation:
Steiner, A.-K. and Amsharov, K. Y. (2017), The Rolling-Up of Oligophenylenes to Nanographenes by a HF-Zipping Approach. Angew. Chem. Int. Ed.. doi:10.1002/anie.201710002