Synthesis of polyphenylene cylinders with different sizes and connectivity patterns as well as study of their linear congeners

Abstract

In dieser Arbeit wird die Synthese von Polyphenylenzylindern (PPZ) und strukturell verwandten Molekülen beschrieben, die in unterschiedlichen Größen und verschiedenartigen Bindungsmustern dargestellt wurden. Aufgrund ihres Aufbaus sind sie direkte Vorläufermoleküle von Kohlenstoffnanoröhren (CNT)s. Ziel war es, zunächst zu untersuchen, ob sich PPZs darstellen lassen. In einem anschließenden Schritt wurde die nasschemische Synthese von CNTs untersucht, die auf diesem Weg bisher noch nicht erreicht werden konnte. Die hier studierten Strukturen führten zu vielversprechenden Ergebnisse auf diesem Weg, da die oxidative Cyclodehydrierung â eine intramolekulare Anellierung â zur Bildung von ca. 50% der notwendigen Bindungen führte.

In this work, the synthesis of polyphenylene cylinders (PPC)s and their structurally related derivatives is described. These macrocyclic structures have been synthesized in different sizes and connectivity patterns. Their structural build-up renders them precursors for the bottom-up synthesis of ultrashort carbon nanotubes (CNT)s. At first, the synthesis of various PPCs was performed and their structures were elucidated by X-ray crystallography and NMR spectroscopy. With these macrocyclic molecules in hand, the oxidative cyclodehydrogenation - an intramolecular annulation - was performed, leading to very promising results: for an optimized structure, a degree of cyclodehydrogenation of 50% was achieved, pushing the limits further toward a solution-based bottom-up synthesis of ultrashort CNTs.