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Abstract

Triptycen eignet sich aufgrund seiner inhärenten Rigidität und der vielfältigen Substitutionsmöglichkeiten als Baustein für die Synthese kovalent organischer Käfigverbindungen. Aufgrund des „fused ortho effects“ sind Substitutionen an den ortho-Positionen zu den Brückenköpfen des Triptycens allerdings stark erschwert.

In der vorliegenden Arbeit wurden durch einen mehrstufigen Syntheseweg solche vierfach in ortho-Position formylierten Triptycene synthetisiert. Hierfür erfolgte zuerst der Einbau einer elektronenziehenden Chinoxalineinheit in einen der Triptycenarme, wodurch das benötigte Substitutionsmuster in die zwei restlichen Triptycenarme eingebracht werden konnte.

Während die ursprünglich angestrebte kuboktaedrische [12+24]-Salphen-Käfigverbindung nicht erhalten werden konnte, gelang es im Gegensatz dazu neue Käfigverbindungen zu synthetisieren, die eine strukturelle Ähnlichkeit zu Cucurbiturilen aufweisen; die „Cucurbitimine“. Diese Cucurbitimine konnten in unterschiedlicher Größe hergestellt werden. Somit besteht die Möglichkeit der Synthese von Käfigverbindungen, welche optimal in Größe und Form ihrer Kavität angepasst werden können. Erste Wirt-Gast-Versuche zeigten, dass die Cucurbitimine, ähnlich wie ihre strukturverwandten Cucurbiturile, die Fähigkeit zur Komplexierung unterschiedlicher Substanzen in der Kavität besitzen. Hierbei wurde im Käfig befindliches THF gegen Toluol ausgetauscht. Im Gegensatz zu Cucurbiturilen haben die Cucurbitimine eine ausgezeichnete Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, chirale Gruppen in die Cucurbitimine einzubringen. Diese Eigenschaften machen die Cucurbitimine zu einer vielversprechenden Klasse an Käfigmolekülen.

Translation of abstract (English)

Triptycene is suitable as a building block for the synthesis of covalent organic cages due to its inherent rigidity and diverse scope of substitution. Due to the ”fused ortho effect“ substitutions in ortho-position to the bridgeheads are hampered.

In this thesis such fourfold in ortho-position formylated triptycenes are synthesized by a multistep synthetic route. For this purpose, the incorporation of an electron-withdrawing chinoxalin unit was first conducted in one of the triptycene arms, and as a result the required substitution pattern could be introduced into the two remaining triptycene arms.

While the originally intended cuboctahedral [12+24]-salphene-cage compound could not be obtained, it was possible to synthesize new cage compounds that exhibit a structural resemblance to the cucurbiturils; the „cucurbitimines“. These cucurbitimines could be obtained in different sizes. Therefore it should be possible to synthesize cage compounds, which can be optimally adapted in size and shape of their cavity. First host-guest experiments showed that the cucurbitimines, similar to the structurally related cucurbituriles, possess the ability to complex various substances in the cavity. In this case, THF contained in the cage was exchanged for toluene. In contrast to cucurbiturils, cucurbitimines show excellent solubility in organic solvents. Additionally there is the possibility of introducing chiral groups into the cucurbitimines. These properties make the cucurbitimines a promising class of cage molecules.