Theoretische Modellierung und Synthesestrategien zur Herstellung von substituierten Anthracenen

Abstract

Ziel dieser Diplomarbeit ist es verschiedene Synthesestrategien zu entwickeln welche zu unterschiedlich substituierten Anthracenen führen. Dadurch sollen neue Materialien für die Anwendung in OFETs (organische Feldeffekttransistoren) und in OLEDs (organische Leuchtdioden) gewonnen werden. Im ersten Teil der Arbeit werden die unterschiedlichen Syntheseschritte diskutiert und die Ergebnisse der praktischen Arbeit präsentiert. Dabei wurden zunächst dreifach substituierte Thiophene über den Schlüsselschritt der Halogen - Dance Reaktion gewonnen. Diese Derivate sowie verschiedene Silyl-geschützte Acetylene wurden anschließend über Lithiumchemie mit Anthrachinon zur Reaktion gebracht. Die so erhaltenen Diole wurden durch Zinn(II)chlorid zu den entsprechenden aromatischen Verbindungen reduziert. Auf diesem Weg erhaltene Verbindungen stellen neue potentielle OFET Materialen dar. Durch eine beidseitige Ringöffnung konnten EnIn-Systeme synthetisiert werden. Dazu wurde eine Organo-lithium-induzierte Fragmentierung an den substituierten Anthracenen durchgeführt. Über 1,3-dipolare Cycloadditionen konnten Triazol- und Isoxazol-substituierte Anthracene gewonnen werden. Darüber hinaus konnte das Triazolderivat sowohl mit einer C-C Bindung sowie über eine C-N Bindung zum Anthracen realisiert werden.<br />Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit Geometrieoptimierungen der synthetisierten Verbindungen sowie der Erforschung von einem Überganszustand einer synthetisch durchgeführten Reaktion. Dazu wurde mithilfe von quantenchemischer Methoden ein Protokoll entwickelt wie es möglich ist den Reaktionsverläufe zu berechnen. Die gewonnen Daten wurden den praktisch gewonnenen Ergebnissen gegenübergestellt um die Berechnungen bestmöglich zu validieren.<br />

Goal of this thesis is to develop different synthetic strategies leading to various substituted anthracenes and thus giving new materials for the use in OFETs (organic field effect transistors) and OLEDs (organic LEDs).<br />The first part of this thesis discusses the different steps in the synthesis and presents the results of practical work. Therefore, trisubstituted thiophenes were obtained via the key step of the halogen-dance reaction. In the next step the reaction of these derivatives and silyl protected acetylenes with anthraquinone was realized by lithiumchemistry. The resulting anthrecenedioles were reduced by tin(II)chloride.Compounds obtained in this way represent potential new OFET materials. Over a bisymmetric ring opening synthesis ene-yne systems can potentially be realized. Therefore an organolithium induced fragmentation of the substituted anthracenes was investigated.Via 1,3-dipolar cycloadditions it was possible to decorate anthracene with triazoles and isoxazoles. The reaction of the triazole was realized through a C-C bond and a C-N bond to the spacer.<br />The second part of the thesis focuses on quantum-mechanical calculations of the target compounds and research of a transition state of a realized synthetic reaction. The Gaussian09 program package was used to perform different geometry optimizations and a protocol was developed for calculating the reaction path. The acquired data were compared to the data obtained practically in the course of the syntheses leading to a validation of the theoretical results.<br />