Ziel dieser Arbeiten, die in Kooperation mit dem Arbeitskreis von Prof. Christoffers (Organische Chemie, Universität Oldenburg) durchgeführt werden, ist die Synthese neuartiger Oligosulfonsäuren und ihr Einsatz zum Aufbau funktionaler Strukturen. Im Gegensatz zu den verbreiteten Oligocarbonsäuren müssen für ihre Sulfo-Analoga zunächst Syntheserouten entwickelt und optimiert werden (Abb. 1). Mit den neuen Sulfonsäuren sollen schließlich komplexe Strukturen mit unterschiedlichen Architekturen und Funktionalitäten aufgebaut werden.
Abb. 1: Beispiele für die von uns dargestellten Sulfo-Analoga gängiger Carbonsäuren
Abb. 2: Molekulares Dimer des Zinksalzes der Diphenylbutadiindisulfonsäure, H2DBS
Die Architekturen unterscheiden sich hinsichtlich der Dimensionalität der in ihnen auftretenden Verknüpfungen. Neben molekularen Strukturen (z. B. Dimeren) (Abb. 2) sollen kettenförmige Koordinationspolymere (lineare, gewinkelte und helikale Ketten, Doppelstränge, Leitern und Bänder), schichtartige Verbindungen und dreidimensionale Vernetzungen erzeugt werden (Abb. 3 oben). Die Funktionalität der Verbindungen resultiert aus ihrem Aufbau und den eingesetzten Metallen. Für die niederdimensionalen Verbindungen sind insbesondere kooperative Phänomene, z. B. magnetische Kopplungen interessant. Die dreidimensionalen Verbindungen sollen als metall-organische Gerüstverbindungen (MOFs) mit hoher thermischer Beständigkeit fungieren. Die Zersetzungstemperaturen der untersuchten Sulfonate liegen dabei 200-300 °C höher als jene der entsprechenden Carboxylate (Abb. 3 unten). Zurzeit sind wir mit der Synthese von Verbindungen mit spektroskopisch und magnetisch relevanten Metallen beschäftigt (Lanthanide, Übergangsmetalle) und untersuchen die Sorptionseigenschaften solvensfreier Sulfonate.
Abb. 3 Schichtstruktur von [Zn(BDS(DMF)2] (BDS = 1,4-Benzoldisulfonsäure) (oben) und thermischer Abbau der Verbindung (unten).