Ein Alumopolysiloxan mit Al4(OH)4-Kern und sein Verhalten gegenüber Diaminen und Metallorganylen

Abstract

Es gelang im Rahmen dieser Arbeit zahlreiche interessante kristalline organisch-anorganische Verbindungen herzustellen und zu untersuchen, die der faszinierenden Welt der Supramolekularen Chemie zugeordnet werden können. Die organischen Alkyldiaminsubstrate wurden von der anorganischen Molekülverbindung 1, die als Rezeptor dient, erkannt und gebunden. Man kann von molekularer Erkennung oder von Schlüssel- Schlüsselloch- Prinzip reden. Die organische und anorganische Komponente dieser makromolekularen Strukturen wurde durch eine der wichtigsten supramolekularen Wechselwirkung - der Wasserstoffbrückenbindung - zusammengehalten. Die Wasserstoffbrückenbindung hat einerseits den Vorteil, dass sie reversibel ausgebildet wird und gerichtet ist. Anderseits ist eine einfache Wasserstoffbrücke recht schwach, aber die Kombination vieler Wasserstoffbrücken führt zu sehr stabilen Gebilden, wie die Natur zeigt: Proteine, DNA, Cellulose. Durch Variation der einzelnen Bausteine, Diamin und Ausgangsmolekül, geling es unterschiedliche supramolekulare Strukturen zu erhalten. In Kristallen packen und orientieren sich die Moleküle durch die Bildung schwacher intermolekularer N-H•••N— und N-H•••O- Brücken. Man erkennt leicht an den vielen diversen Strukturen, wie der Festkörper des Produkts im Raum, abhängig von dem umgesetzten Diamin und den Kristallisationsbedingungen, unterschiedlich orientiert wird. In Lösung wurden diese Wechselwirkungen nicht gefunden, wie sich aus den zahlreichen NMR-Untersuchungen ergeben hat. Man kann davon ausgehen, dass die Kristallstrukturen in Lösung wieder in die einzelnen Bausteine zerfallen. Solche Architekturen sind in der Literatur als Koordinationspolymere in verschiedenen Dimensionen bekannt. Der gezielte Aufbau solcher Polymere wird Crystal Engineering genannt. Solche kristallinen Materialien zeigen sehr interessante Charakteristiken, wie z.B. der Selektive Transport, Einbau von Lösungsmitteln oder von Ionen in Kanälen. Allerdings muss man diese Koordinationspolymere von den "echten" Polymeren unterscheiden. Es könnten sich nach weiterer Erforschung dieser Verbindungen interessante Perspektiven für viel versprechenden Zielstrukturen für die Katalyse, sowie für das Design von chemischen Sensoren ergeben.

The aim of the present work has been to synthesize new base adducts starting from (Ph2SiO) 8 [AlO (OH)] 4 x 4Et2O 1. In all cases the ether molecules have been easily displaced by the nitrogen bases. The organic alkyldiamin substrates have been recognized by the inorganic molecule 1 which plays the role of a receptor and have been bound by it. This phenomenon can be described as molecular recognition or as lock-and-key model. The organic and inorganic components of these supramolecular structures are hold together by one of the most important supramolecular interactions: the hydrogen bond. On the one hand the hydrogen bond has the advantage that it can be formed reversible and that it is directed. On the other hand a simple hydrogen bond is rather weak. But the combination of many hydrogen bonds leads to much more stable compounds as the nature shows: proteins, DNA, and Cellulose. By varying the molecular ratio of diamin and the Compound 1 we can obtain different supramolecular structures. In crystals the molecules arrange and orient themselves by forming weak intermolecular N-H•••N— und N-H•••O-bonds. In various structures the solid state of the product orients differently in space, depending on the inserted diamin and the crystallisation conditions. In solution these interactions have not been found as numerous NMR investigations show. Therefore one can assume that the solid state structures resolve in their single units. Such architectures are known in the literature as coordination polymers in different dimensions. The selective composition of such polymers is called Crystal Engineering. Such crystalline materials show very interesting properties, as for example: selective transport, integration of solvents molecules or of ions in channels. Indeed, one must distinguish between these coordination polymers and the "real" polymers. Further research in these field can result in interesting perspectives for application in catalysis, as well as in design of chemical sensors.