Universität zu Köln

Diaz Perez, Yrene Hortencia (2009). New Phthalimide-based Sensors for Chiral and Achiral Anions and Peroxides. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

The first part of this work describes the synthesis of fluorescent and non-fluorescent phthalimide derivatives via straightforward synthetic routes, including multicomponent reactions (MCRs) and aromatic substitutions and reductions. In the second part the synthesis of new photocages based on aminophthalimide-serine was carried out and the fluorescence quenching behaviour of these photocages was investigated. In order to obtain new chiral sensors for achiral and chiral anion recognition fluorescent sensors were synthesized in the third part of this work. The syntheses are based on urea-activated phthalimides with stereogenic centers that were synthesized using an efficient procedure involving a Curtius rearrangement. A non-fluorescent sensor based on a thiourea-activated phthalimide with a stereogenic center was synthesized following a synthetic route involving five steps each of which could be performed with good yields. This work demonstrates the capability of a new series of fluorescent and non-fluorescent chiral sensors to recognize achiral and chiral anions and peroxides. Photophysical properties of the sensors such as absorption, excitation, emission, wavelengths, Stokes shifts, singlet energies, fluorescence lifetimes, quantum fluorescence yields and fluorescence rate constants were determined in several solvents in order to compare the solvent effects on the different photophysical properties of the sensor. The recognition of the achiral and chiral anions was performed through absorption, fluorescence and NMR experiments. To consolidate the experimental results, theoretical calculations based on DFT methods at B31YP/6-31G* level were carried out. Recognition of peroxides was conducted by fluorescence experiments before and after irradiation of the sensor−peroxide solutions at 350 nm. In the last part of this thesis the photophysical properties of luminol derivatives were compared with the parent luminol. Furthermore, comparative studies of the chemoluminescence efficiency of these luminol derivatives were carried out.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Neue phthalimid-basierte Sensoren für chirale und achirale Anionen und Peroxide German
Translated abstract:	Abstract Language Im ersten Teil dieser Arbeit wurden verschiedene fluoreszierende und nicht-fluoreszierende Phthalimidderivate über vergleichsweise einfache synthetische Routen hergestellt. Eine der verwendeten Routen verlief über eine Multikomponeten-Reaktion (MCR). Davon abgesehen wurden überwiegend aromatische Substitution und Reduktionen eingesetzt. Im zweiten Teil der Arbeit wurde eine Synthese für neue Aminophthalimid-Serin Systeme, die als sogenannte photocages eingesetzt werden konnten, entwickelt und durchgeführt. Für diese photocages wurden eine Reihe von Fluoreszenzlöschungs-Experimenten durchgeführt. Neue chirale Sensoren für die Erkennung von achiralen und chiralen Anionen wurden im dritten Teil dieser Arbeit synthetisiert und untersucht. Die verwendete Synthese zielte auf Harnstoff-aktivierte Phthalimide mit einem stereogenenen Zentrum, die unter Anwendung einer effizienten Methode (Curtius-Umlagerung) hergestellt wurden. Ein nicht fluoreszierender Sensor basierend auf einem über Thioharnstoff aktivierten Phtalimid mit einem stereogenen Zentrum und wurde durch Fünfstufensynthese in guten Ausbeuten hergestellt. In der vorliegenden Arbeit wurde das Potential dieser neuen fluoreszierenden und nicht fluoreszierenden chiralen Sensoren für chirale und achirale Anionen und Peroxide untersucht. Die photophysikalischen Eigenschaften der Sensoren wie Absorption, Anregung Wellenlänge, Stokes-Verschiebung, Singulett Energie, Fluoreszenz-Lebensdauer, Fluoreszenz-Quantenausbeute and Fluoreszenz-Geschwindigkeits-konstante wurden in verschiedenen Lösungsmitteln gemessen, um Lösungsmitteleffekte auf die verschiedenen photophysikalischen Eigenschaften der Sensoren zu vergleichen. Die Erkennung von achiralen und chiralen Anionen wurde über Absorption, Fluoreszenz und NMR Experimente bestimmt. Um die experimentellen Ergebnisse zu stützen, wurden DFT-theoretische Berechnungen auf B31YP/6-31G* Niveau durchgeführt. Die Erkennung der Peroxide wurde durch Fluoreszenzexperimente vor und nach der Belichtung von Sensor-Peroxid Proben bei 350 nm durchgeführt. Der letzte Teil der Arbeit behandelt die Untersuchung der photophysikalischen Eigenschaften von Luminol-Derivaten und vergleicht diese mit denen des Grundkörpers Luminol. Dazu wurde unter anderem eine vergleichenden Studie der Chemolumineszenzeffizienz dieser Luminol-Derivate durchgeführt. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Diaz Perez, Yrene Hortencia yreneciens@yahoo.com UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-31455
Date:	2009
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Chemistry > Institute of Organic Chemistry
Subjects:	Chemistry and allied sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Sensor, Fluoreszenz, Anion, Peroxide, chiral German sensor, fluorescence, anion, peroxide, chiral English
Date of oral exam:	2 February 2010
Referee:	Name Academic Title Griesbeck, Axel Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/3145