Größer ist besser
Seitenkettenlänge beeinflusst die Stabilität lyotrop-flüssigkristalliner Phasen auf Basis von BTAs
24.02.2022 von C.M. Thiele
1,3,5-Benzentricarboxamide (BTAs) stellen eine Gruppe einfacher, supramolekularer Bausteine dar, deren Grundstruktur aus einem aromatischen Sechsring mit drei Amidgruppen in der 1-, 3- und 5-Position besteht. In Lösung bilden diese Verbindungen durch Selbstorganisation helikale Stapel aus, die bei ausreichender Länge unter anderem zur Entstehung von supramolekularen Gelen oder lyotropen Flüssigkristallen führen können. Ein besonderer Vorteil dieser Klasse von supramolekularen Bausteinen besteht dabei in ihrer einfachen Modifizierbarkeit durch Wahl der Substituenten an den Amidstickstoffen, um z.B. Lösungsmittelkompatibilität oder Selbstorganisationsverhalten an spezifische Anforderungen anzupassen.
Die aktuelle Publikation auf dem Gebiet der BTAs von Knoll et al. aus dem Arbeitskreis von Frau Prof. Thiele an der Technischen Universität Darmstadt wurde in der renommierten Fachzeitschrift European Journal of Organic Chemistry als very important paper (VIP) klassifiziert. In ihrem Rahmen wurde genauer untersucht, wie unterschiedliche Substituenten das Selbstorganisationsverhalten von BTAs beeinflussen und möglicherweise destabilisierende Einflüsse anderer Phasenbestandteile zurückdrängen können. Hierzu wurde die homologe Reihe von n-Alkylaryl-BTAs betrachtet und der Einfluss der Länge des terminalen n-Alkylrestes sowohl auf die Interaktionen der BTA Moleküle untereinander, als auch mit anderen Phasenbestanteilen beleuchtet. Es zeigte sich hierbei, dass sowohl eine minimale Länge der Kette notwendig ist, damit sich überhaupt eine lyotrop-flüssigkristalline Phase ausbildet, als auch dass mit steigender Kettenlänge die Mindestkonzentration an BTA hierfür sinkt. Dies scheint auf eine Verstärkung der supramolekularen Wechselwirkungen mit größerer n-Alkylkettenlänge zurückzuführen zu sein. Im Gegensatz hierzu zeigte sich allerdings im Hinblick auf die Störung der Selbstorganisation durch andere Phasenbestandteile kein signifikanter Unterschied zwischen BTAs mit verschiedenen Kettenlängen. Dies legt nahe, dass eine generelle Verstärkung des Selbstorganisationsverhaltens nicht ausreicht, um Störungen entgegenzuwirken, weil die beteiligten Mechanismen weitgehend unabhängig voneinander sind.
Die gewonnenen Erkenntnisse sind sowohl von großem Interesse für den Einsatz von BTA-basierten Flüssigkristallen in der NMR-Spektroskopie, als auch für das generelle Verständnis supramolekularer Selbstorganisationsprozesse im Allgemeinen.
Die Publikation ist Teil der dem verstorbenen Klaus Hafner, ehemals Professor am Clemens-Schöpf-Institut für Organische Chemie und Biochemie der TU Darmstadt, gewidmeten Special-Collection des European Journal of Organic Chemistry.
Weitere Informationen:
Original Publikation: K. Knoll, T. Kostner, C. Lorenz, C. M. Thiele, Eur. J. Org. Chem. 2022