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KOBRA - Dokumentenserver der Universität Kassel  → Fachbereiche  → FB 10 / Mathematik und Naturwissenschaften  → Institut für Chemie  → Arbeitsgruppe Chemische Hybridmaterialien  → Dissertationen 

Please use this identifier to cite or link to this item: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:34-2012102242021

Title: Amphiphile Verbindungen der 14. Gruppe - Synthese, Eigenschaften und Anwendungen von Organosilanolen
Authors: Hurkes, Natascha Franziska Katharina
???metadata.dc.subject.ddc???: 540 - Chemie (Chemistry and allied sciences)
Issue Date: 22-Oct-2012
Abstract: Im Rahmen dieser Dissertation wurde an der Darstellung stabiler, amphiphiler Silantriole gearbeitet. Es ist gelungen eine kontinuierliche Reihe sukzessive um CH2-Einheiten verlängerter Silantriole des Typs H3C(CH2)nC(CH3)2Si(OH)3 (n = 1-5) durch eine vierstufige Synthesesequenz ausgehend von n-Alkylbromiden herzustellen und zum Teil röntgenographisch zu untersuchen. Ihre oberflächenaktiven Eigenschaften in wässrigen Lösungen konnten erstmals mittels Oberflächenspannungsmessungen belegt werden. Durch gezielte Kondensationsreaktionen mit Trifluoressigsäure wurden ausgehend von den oben beschriebenen Silantriolen selektiv die entsprechenden Disiloxan-Tetrole erhalten und ebenfalls zum Teil durch Röntgenstrukturanalysen charakterisiert. Als weitere Kondensationsprodukte der Silantriole konnten die ersten Octasilsesquioxane mit tertiären Kohlenstoff-Substituenten durch Umsetzungen mit n-Bu4NF selektiv und in hohen Ausbeuten erhalten und ebenfalls röntgenographisch identifiziert werden. Es wurde an der Darstellung Aryl-substituierter Silantriole RSi(OH)3 (R = Mesityl-, Xylyl- und Tetramethyl-phenyl-) gearbeitet. Diese zeichnen sich jedoch durch ihre hohe Instabilität in Lösung und im Festkörper aus und konnten zum Teil nur zusammen mit ihren primären Kondensationsprodukten erhalten werden. Darüber hinaus wurden stabile Silandiole des Typs R(t-Bu)Si(OH)2 (R = n-Butyl und n-Pentyl) sowie das (o-CF3C6H4)2Si(OH)2 in hohen Ausbeuten und selektiv synthetisiert. Die Festkörpereigenschaften des (o-CF3C6H4)2Si(OH)2 sowie seiner Vorstufe (o-CF3C6H4)2SiCl2 konnten durch Kristallstrukturanalysen genauer untersucht werden. In der Arbeit wurden die ersten Anwendungen von Silanolen als Silan-Kupplungsreagenzien bei der Oberflächenmodifizierung von Glas beschrieben. Im Gegensatz zu gängigen säureassistierten Beschichtungen zeichnen sich diese Silanol-Beschichtungen durch eine deutlich höhere Hydrophobizität aus. Dies konnte durch Kontaktwinkel- und Zeta-Potential-Messungen bestätigt werden. Durch Röntgenreflektivitäts- und Sarfus-Messungen ist die Ausbildung von Monolagen im Falle von t-BuSi(OH)3-beschichteten Oberflächen plausibel. Die Oberflächenmorphologie der Silantriol-Beschichtungen wurde mittels AFM-Messungen untersucht. Die Si(OH)3-Funktion konnte in der vorliegenden Arbeit als ein neues Pharmakophor etabliert werden. Die Silantriole CySi(OH)3, TerSi(OH)3 und CH3CH2C(CH3)2Si(OH)3 (Cy = Cyclohexyl, Ter = Terphenyl) sind in der Lage das Enzym Acetylcholinesterase reversibel zu hemmen. Dabei zeigt das CySi(OH)3 mit 45 % relativ zur Kontrolle die höchste Inhibition.In the present work the synthesis of a continuous series of successively CH2-elongated stable, amphiphilic silanetriols of the type H3C(CH2)nC(CH3)2Si(OH)3 (n = 1-5) is described starting from the corresponding n-alkylbromines. In several cases it was possible to obtain suitable crystals for X-ray diffraction analysis. For the first time the surface activity of silanetriols in aqueous solution was investigated and proven by surface tension measurements. Starting from these silanetriols the corresponding disiloxane tetrols have been obtained selectively and in good yields via directed condensation reactions in the presence of trifluoroacetic acid. Some of these compounds could be characterized by X-ray crystallography as well. Moreover directed condensation reactions in the presence of n-Bu4NF lead to the selective formation of the first octasilsesquioxanes bearing tertiary carbon substituents in good yields. Their formation could be proven by crystal structure analysis. Furthermore the preparation of aryl substituted silanetriols RSi(OH)3 (R = mesityl-, xylyl- and tetramethyl-phenyl-) was investigated. These compounds are however characterized by their great instability towards self-condensation in solution as well as in the solid state and could only be obtained together with their primary condensation products. In the course of this thesis some stable silanediols of the type R(t-Bu)Si(OH)2 (R = n-butyl and n-pentyl) and (o-CF3C6H4)2Si(OH)2 could be prepared in high yields and selectivity. The solid state properties of (o-CF3C6H4)2Si(OH)2 and its precursor (o-CF3C6H4)2SiCl2 could be investigated by X-ray diffraction. The first applications of silanols as silane coupling agents in the surface modification of glass are described in the present work. In contrast to common acid mediated coatings the neutral silanol coatings are characterized by a significantly higher hydrophobicity. This could be proven by contact angle and zeta-potential measurements. X-ray reflectivity and Sarfus measurements make the formation of monolayers in the case of t-BuSi(OH)3-coated surfaces feasible. The surface morphology of these coatings was investigated by AFM measurements. In the present work silantriols could be established as bioactive compounds. The compounds CySi(OH)3, TerSi(OH)3 und CH3CH2C(CH3)2Si(OH)3 (Cy = cyclohexyl, Ter = terphenyl) are able to inhibit the hydrolytic enzyme acteylcholinesterase activity reversibly, whereby the CySi(OH)3 showed the highest inhibition.
URI: urn:nbn:de:hebis:34-2012102242021
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