Forschungsgebiete des AK Lützen
Hier finden Sie einen Überblick über unsere Forschung!
1. Organische Synthese:
Als organische Chemiker widmen wir den weitaus größten Teil unserer Zeit der mehrstufigen Synthese unserer Zielverbindungen. Dabei kommt es immer wieder vor, dass wir entweder ganz neue Synthesemethoden ausarbeiten oder etablierte Verfahren weiterentwickeln müssen, um unsere Verbindungen zugänglich zu machen. Schwerpunkte unserer präparativen Arbeiten sind:
- Die Herstellung und Funktionalisierung von carba- und heterocyclischen aromatischen Verbindungen. Dabei nutzen wir häufig palladium- und nickelvermittelten Kreuz- und Homokupplungsreaktionen zum Aufbau vielseitig verwendbarer modularer Synthesebausteine, wie z. B. Pyridine, Carbazole, Pyrrole, Thiophene, 2,2’-Bipyridine, 2,2’-Dihydroxy-1,1’-binaphthyle (BINOL), Derivate der Trögerschen Base, 9,9’-Spirobifluorene, [2.2]-Paracyclophane, Tribenzotriquinazene, Resorcin[4]arene, Calix[n]arene, Oligo-p-phenylene, Oligo-p-phenylenethinylene, Oligothiophene und andere Oligohetarylene.
- Die Synthese, die Racematspaltung und die Aufklärung der absoluten Konfiguration von chiralen, dissymmetrischen Verbindungen wie z. B. BINOLen, Trögerschen Basen, geeignet substituierten [2.2]-Paracyclophanen, 9,9’-Spirobifluorenen oder Tribenzotriquinazenen.
- Die Synthese hochfunktionalisierter makrocyclischer Verbindungen wie Calixarenen, Resorcinarenen, Pyridinarenen und ähnlichen kelchförmigen Strukturen. Neben den Makrocyclisierungsmethoden liegt hier das Augenmerk vor allem auch auf der Entwicklung von Verfahren für gezielte Monofunktionalisierungen oder effiziente vier- bis achtfache Funktionalisierungen.
2. Supramolekulare Chemie
Schwerpunkt unserer Arbeiten ist die Herstellung und Erprobung funktioneller supramolekularer Systeme. Schwerpunkte unserer Forschung sind:
- Die Selbstorganisation metallosupramolekularer Systeme. Dabei haben wir ein großes Interesse daran, die Stereoselektivität dieser Prozesse aufzuklären. Dazu haben wir in der Vergangenheit intensiv die diastereoselektive Selbstorganisation von oligonuklearen Helicaten erforscht. Diese Arbeiten setzen wir weiter fort und dehnen sie auf andere oligonukleare 2D- und 3D-Architekturen aus. Dabei interessieren wir uns insbesondere für stereoselektive Selbstsortierungseffekte und zwar sowohl im Sinne einer narzisstischen Selbsterkennung als auch im Sinne einer integrativen Selbstsortierung von (chiralen) Mehrkomponentensystemen.
- Wir entwickeln supramolekularer Systeme, deren Funktionen durch allosterische Effekte kontrolliert werden können. Dafür stellen wir molekulare Strukturen her, die Bindungsstellen für ein gegebenes Substrat besitzen und zusätzlich weitere Bindungsstellen für ein Metallion enthalten. Das Metallion wirkt dabei als Effektor, da die Bildung des Metallkomplexes eine weitreichende konformative Änderung der Rezeptorstruktur bewirkt. Dies wiederum wirkt sich in einem deutlich veränderten Erkennungsverhalten aus, so dass diese Funktion entweder ein- oder ausgeschaltet werden kann.
- Wir nutzen supramolekulare Prinzipien, um zu neuen Spin-Crossover-Materialien zu gelangen, in denen Übergangsmetallionen ihren Spinzustand durch die Einwirkung eines äußeren Reizes ändern können.
- Wir stellen kovalent und nicht-kovalent aufgebauter Rezeptoren für die Erkennung (chiraler) Moleküle her. Im Zuge dieser Arbeiten sind wir auch an der Etablierung von neuen analytischen Werkzeugen, wie z. B. der ESI-MS für die Charakterisierung stereoselektiver Erkennungsvorgänge oder der isothermen Titrationskalorimetrie zur Aufdeckung von Enthalpie-Entropie-Kompensationsphänomenen interessiert. Diese Arbeiten stehen auch in einem engen Zusammenhang mit einem Projekt, das wir mit einer befreundeten Gruppe aus Mainz durchführen, bei dem es um die Entwicklung neuer Sensoren auf der Basis von Quarz-Mikrowaagen geht, die mit unseren Affinitätsmaterialien beschichtet werden.
- Wir synthetisieren bistabile Rotaxane, bei denen wir durch einen äußeren Reiz bestimmte molekulare Bewegungen induzieren können.
3. Funktionelle Materialien
Seit einiger Zeit beschäftigen wir uns intensiv mit der Synthese von p-konjugierten Oligomeren und deren Selbstorganisation zu Aggregaten mit interessanten optoelektronischen Eigenschaften. Konkret beschäftigen wir uns mit
- der Erzeugung von nanofaserartigen Strukturen aus p-konjugierten Oligomeren bei der Abscheidung aus dem Hochvakuum auf geeigneten Halbleiteroberflächen oder bei der Abscheidung aus Lösung in porösen Trägermaterialien.
- der Erzeugung von Funktionsbauteilen wie lichtemittierenden organischen Feldeffekttransistoren (OLEFET) und organischen Phototransistoren (OPT)
- der Synthese von Squarainen und deren Nutzung als Donorkomponenten in organischen Solarzellen (OSC). Zudem entwickeln wir spezielle (chirale) Squaraine für den Einsatz in Photodetektoren.
Kooperationen
Prof. Dr. Christoph A. Schalley, FU Berlin
- Massenspektrometrische und NMR-spektroskopische Charakterisierung von supramolekularen Metallkoordinationsverbindungen
- Molekulare Shuttle auf der Basis von bistabilen Rotaxanen
Prof. Dr. Markus Albrecht, RWTH Aachen
- Synthese und Charakterisierung von Helicaten
- Synthese und Charakterisierung von großen oligonuklearen supramolekularen Koordinationsverbindungen
Prof. Dr. Ulrich Lüning, Universität Kiel
- Allosterische Rezeptoren
- Synthese von funktionalsierten 1,10-Phenanthrolinen
- Synthese und Racematspaltung konkaver bimakrocyclischer N-heterocyclicscher Carbene
Prof. Dr. Katharina Al-Shamery, Dr. Rainer Koch, Priv.-Doz. Dr. Holger Borchert, Jun.-Prof. Dr. Manuela Schiek, Prof. Dr. Jürgen Parisi, Universität Oldenburg, Prof. Dr. Horst-Günter Rubahn, Prof. Dr. Frank Balzer, Jun.-Prof. Dr. Jakob Kjelstrup-Hansen, Syddansk University Sonderborg, Denmark), Prof. Dr. Derck Schlettwein, Universität Gießen, Prof. Dr. Alf Mews, Priv.-Doz. Dr. Tobias Kipp, Universität Hamburg
- Präparation, Wachstum und Eigenschaften von Organischen Nanofasern aus funktionalisierten Oligomeren mit konjugierten p-Elektronensystemen
- Neue Materialien für die Herstellung organischer Solarzellen, chirooptischer Sensoren und Photodetektoren
Prof. Dr. Barbara Kirchner, Prof. Dr. Stefan Grimme, Prof. Dr. Thomas Bredow, Universität Bonn
- Theoretische Studien bezüglich des konformativen Verhaltens von substitutierten 2,2’-Bipyridinen und der Dynamik der konformativen Änderungen
- Theoretische Modellierung der molekularen Erkennung chiraler Ammoniumionen
- Theoretische Modellierung der Stabilität diastereomerer metallosupramolekularer Aggregate
- Aufklärung der absoluten Konfiguration von dissymmetrischen Verbindungen und oligonuklearen Metallkoordinationsverbindungen
- Theoretische Modellierung von Spinzuständen Eisen(II)-haltiger metallosupramolekularer Aggregate
Dr. Marianne Engeser, Universität Bonn
- Massenspektrometrische Charakterisierung von supramolekularen Systemen
Prof. Dr. Claude Piguet, Universität Genf
- Experimentelle Studien bezüglich des Mechanismus und der Energetik der Bildung von oligonuklearen Helicaten
Prof. Dr. Gerhard Bringmann, Dr. Torsten Bruhn, Universität Würzburg
- Aufklärung der absoluten Konfiguration von dissymmetrischen Verbindungen und oligonuklearen Metallkoordinationsverbindungen
- Synthese von atropisomeren Derivaten der Trögerschen Base
Prof. Dr. Klaus Meerholz Universität Köln, Prof. Dr. Gary Hanan, Université de Montreal (Kanada)
- Selbstorganisation von oligonuklearen metallosupramolecularen Aggregaten mit p-konjugierten Chromophoren
- Synthese neuer Liganden für die Photoredoxkatalyse
Prof. Dr. Frank Neese, Dr. Eckhard Bill, Max-Planck Institut für Bioanorganische Chemie, Mühlheim a.d. Ruhr
- Aufklärung der absoluten Konfiguration von dissymmetrischen Verbindungen und oligonuklearen Metallkoordinationsverbindungen
- Mößbauer-Spektroskopie von Eisen(II)-Spin-Crossover-Komplexen
Dr. Detlef Schröder (†), Tschechische Akademie der Wissenschaften, Prag (Tschechien)
- Untersuchungen von CH-Aktivierungen durch Metallkomplexe von 2,2’-Bipyridinen
Prof. Dr. Konrad Koszinowski, Universität Göttingen
- Untersuchung zur Rolle von Kupferionen in Suzuki-Kreuzkupplungen von Pyridinboronsäureestern mittels Massenspektrometrie
Prof. Dr. Kenneth Wärnmark, Universität Lund (Schweden)
- Synthese und Racematspaltung von Derivaten der Trögerschen Base
Prof. Dr. Henning Hopf, Technische Universität Braunschweig, Prof. Dr. Dietmar Kuck, Universität Bielefeld
- Synthese und Racematspaltung von Tribenzotriquinacenen
Prof. Dr. Javier de Mendoza, ICIQ Tarragona (Spanien)
- Herstellung vielkerniger metallosupramolekularer Hohlraumstrukturen
Prof. Dr. Kari Rissanen, Universität Jyväskylä (Finnland)
- Strukturelle Charakterisierung metallosupramolekularer Aggregate
- Herstellung und Untersuchung von Pyridin[4]arenen
Prof. Dr. Jochen Mattay, Universität Bielefeld
- Herstellung und Untersuchung von Pyridin[4]arenen
Prof. Dr. Siegfried R. Waldvogel, Universität Mainz
- Herstellung und Untersuchung von neuen Quarz-Mikrowaagen-Sensorsystemen
Dr. Maaz Zuhayra, Dr. Ulf Lützen, Universitätsklinikum Kiel
- Synthese und Anwendung von [18F]-PET-Tracern
Prof. Dr. Carsten Schmuck, Universität Duisburg-Essen
- DLS-Messungen an metallosupramolekularen Aggregaten
Prof. Dr. A. Stephen K. Hashmi, Universität Heidelberg
- Entwicklung neuer chiraler Liganden für die stereoselektive Übergangsmetallkatalyse
Prof. Dr. Olav Schiemann, Universität Bonn
- ESR-Untersuchungen an metallosupramolekularen Aggregaten
Prof. Dr. Johannes Beck, Universität Bonn
- Magnetisches Verhalten von metallosupramolekularen Aggregaten
Dr. Wilfried Assenmacher, Universität Bonn
- TEM-Messungen an metallosupramolekularen Aggregaten
Prof.s Dr. Andreas Gansäuer, Dr. Jörn Piel (Universität Bonn), Prof.s Dr. Rüdiger Beckhaus, Dr. Peter Köll, Dr. Jürgen O. Metzger, Dr. Jürgen Martens (Universität Oldenburg), Prof. Dr. Henry Strasdeit (Universität Hohenheim), Prof. Dr. Gerd Liebezeit (Terramare Forschungszentrum Wilhelmshaven) und Prof. Dr. Werner Uhl (Universitäten Marburg und Münster)
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