Design und Synthese von dichroitischen Nah-Infrarot-Farbstoffen

Ziele dieser Arbeit waren das Design und die Untersuchung der Synthese, sowie der Eigenschaften, neuer Akzeptor-Bausteine für die Anwendung in dichroitischen Nah-Infrarot-Farbstoffen. Auf Grund der hohen Elektronenaffinität und einfachen Modifizierbarkeit wurde die Substanzklasse der Benzothiadiazole als Basis für das Design gewählt. Um die Absorption in den Nah-Infrarot-Bereich zu verschieben fand anschließend auf Basis quantenchemischer Rechnungen die Kombination zweier Konzepte Anwendung: Zum einen die Steigerung des Imin-Stickstoff-Anteils im annelierten Ringsystem und zum anderen die zusätzliche Einführung von kleinen elektronenziehenden Substituenten. Da in Hinblick auf die Synthese wenig bekannt war, wurden zur Untersuchung neuer Routen zunächst Modelverbindungen herangezogen, deren Übertragung auf die Farbstoffmoleküle durch den starken, deaktivierenden Effekt der elektronenarmen Systeme jedoch behindert wurde. Aus diesem Grund wurden alternative Syntheserouten untersucht, die zu einer Verkürzung und Vereinfachung der Synthesesequenz, bei gleichzeitiger Verwendung milder Reaktionsbedingungen, sowie einer deutlich besseren Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit, führten. Die synthetisierten Verbindungen zeigten anschließend außerdem die gewünschten optischen Eigenschaften.

The aim of this work was the design and synthesis of new acceptor building blocks for use in dichroic near infrared dyes. Due to the high electron affinity and ease of modification, benzothiadiazole was chosen as the basis for the design. In order to shift the absorption into the near infrared range, the combination of two concepts was applied based on quantum-chemical calculations: on the one hand the increase of the imine nitrogen content in the annulated ring system and on the other hand the additional introduction of small electron-withdrawing substituents. Since little was known regarding the synthesis, model compounds were used to study new routes, but their transfer to the dye molecules was complicated by the strong deactivating effect of the electron-deficient systems. For this reason, alternative synthetic routes were investigated, which led to a shortening and simplification of the synthetic sequence, while using mild reaction conditions, as well as a significantly better reproducibility and scalability. Finally, the synthesized compounds then also showed the desired optical properties.