Polysiloxane mit molekularen Lumineszenz-Sonden : Synthese, Charakterisierung und Anwendung von geordneten und ungeordneten Strukturen

Abstract

Katalyse in Interphasen verknüpft die Vorteile der homogenen und heterogenen Katalyse wie beispielsweise kontrollierte Umsätze und Selektivität, sowie die einfache Rückgewinnung der Katalysatoren. Unter Interphasen versteht man Systeme, bestehend aus einer stationären und mobilen Phase, die sich auf molekularer Ebene durchdringen ohne eine homogene Phase zu bilden. Ideale Interphasen gewährleisten eine hohe Mobilität des reaktiven Zentrums ähnlich einer Lösung. Die Vorteile von Polysiloxanen als stationäre Phasen einer Interphase sind die hohe Varianz der darstellbaren Trägermaterialien, durch die Wahl von unterschiedlichen Silanen oder Katalysatoren. Die Katalysatordichte ist leicht steuerbar. Werden mittels Sol-Gel Prozess Sondenmoleküle an solchen Trägermaterialien immobilisiert, kann man mit diesen Lumineszenzsonden als Modellsysteme für Katalysatoren Mobilitäts- und Zugänglichkeitsstudien unter Zuhilfenahme von UV/VIS Spektroskopie betreiben. Diese Studien erlauben es, den Einfluss der Mikroumgebung auf die Sondenmoleküle zu charakterisieren. Die Rotationsbeweglichkeit von immobilisierten Fluoren-Molekülen wurde mittels stationärer- und zeitaufgelöster Fluoreszenz-Spektroskopie bestimmt. An immobilisierten, lumineszierenden Rutheniumpolypyridyl- Komplexen wurde die Zugänglichkeit von reaktiven Zentren charakterisiert. Dies wurde durch die Lumineszenzlöschung des Rutheniumskomplexes unter Einwirkung von Sauerstoff oder Anthracen zeitaufgelöst untersucht.

Catalysis in interphases combines the advantages of homogeneous and heterogeneous catalysis like the control of conversion and selectivity to desired products and the recycling of the catalyst. Interphases are systems in which a stationary phase and a mobile component penetrate each other on a molecular level without forming a homogeneous phase. In an ideal interphase the reactive centers remain highly mobile and simulate properties of a solution. The edge of sol-gel materials (polysiloxanes) used to form such an interphase, is the high range of variations which can be attained by the use of several silane monomers and the variation of the catalyst. The density of reactive centers is easily controllable. On sol-gel materials attached fluorophores serve as a model system for covalently attached catalysts, which are non-luminescent. In order to analyze the mobility and accessibility of in very low concentrations covaltently attached fluorophores fluorescence spectroscopy is a powerful tool. The method is profitably used to get new informations about the microenvironment of the fluorophores. It is thus helpful to find polymers with favorable characteristics for catalysis in interphases where small concentrations of catalysts are used and high mobility and accessibility of the catalyst is necessary. The influence of the polymer backbone and the behavior of the fluorophores can be noticed. The rotational mobility behavior of covalently attached fluorene in different non-ordered sol-gel polymers is investigated by the use of steady state and time resolved fluorescence measurements. The use of an covalently attached luminescent ruthenium complex gives more detailed prediction of non-ordered sol-gel polymers concerning the translational mobility of oxygen and anthracene by the reduced metal complex luminescence. These informations were obtained by the use of time resolved luminescence measurements.