Development of Molybdenum and Tungsten Cluster Complexes for Singlet Oxygen Generation and Biological Implications

01.04.2019 bis 28.02.2023

Bedingt durch ihre photophysikalischen Eigenschaften haben Metalliodidcluster bestehend aus dem [{M6I8}L6]2--Ion mit M = Mo, W und sechs terminalen Liganden (L) beträchtliches Interesse für potenzielle Anwendungen in Bereichen der Licht-emittierender Stoffe, farbstoff-sensibilisierter Solarzellen, optischer Sauerstoffsensoren und Sensibilisatoren erzeugt.
Die in diesem Projekt geplanten Untersuchungen befassen sich mit Synthesen und Modifizierungen von Cluster-Verbindungen mit dem M = Mo, W Kern, einschließlich der Entwicklung neuer Wolframiodid-Cluster wie [M5I8] mit einem quadratisch-pyramidalem Cluster-Kern, dem gemischten Metallcluster [M5M´I8] and [M5I8C] mit einem überdachenden Kohlenstoffatom (C).
Ligandensubstitutionsreaktionen an oktaedrischen Metallclustern vom Typ [{M6I8}I6]2- sind in unseren Forschungsgruppen gut etabliert, wobei [{M6I8}L6]2--Cluster sowie Derivate mit gemischten Liganden entstehen sollen. Die Verbindungen werden hergestellt und photochemisch untersucht, um ein vertieftes Verständnis der Eigenschaften solcher Clusterverbindungen in Bezug auf die Photolumineszenzeigenschaften, in Bezug auf das Lumineszenz-Quenching und der Bildung von Singulett-Sauerstoff zu gewinnen.
Die Entwicklung von Verbindungen mit stabilen Mo- und W-Clustern, die befähigt sind Singulett-Sauerstoff im Festkörper und in Lösungen zu generieren wird aufgrund des herausragende Potentials als eine wichtige Thematik betrachtet, die in biologischen, aber auch in anderen Anwendungen von Interesse sein kann. Die Eigenschaften dieser Verbindungen und ihr nachgewiesenes Potential zur Erzeugung ausgeprägt hoher Quantenausbeuten der Lumineszenz und der Singulett-Sauerstoff-Erzeugung ist eine interessante Herausforderung nicht nur für die präparative Chemie, sondern auch auf Gebieten der Spektroskopie, Physik und Biologie. Die Etablierung solcher Verbindungen könnte für zukünftige Anwendungen von Bedeutung im erweiterten Bereich der Hygiene sein, bedingt durch Eigenschaften der Verbindungen bereits unter Bestrahlung mit sichtbarem Licht Singulett-Sauerstoff in verschiedenen Medien (Feststoff, Flüssigkeit, Trägermaterial) zu erzeugen. Zu diesem Ziel und für ein tieferes Verständnis solcher Verbindungen entwickeln und optimieren wir Clusterverbindungen. Dazu variieren wir Eigenschaften bezüglich verschiedener Kriterien, wie die Löslichkeit und chemische Stabilität in verschiedenen Medien, die photochemische Stabilität und die Singulett-Sauerstoff-Quantenausbeute. Wir werden wasserlösliche Clusterverbindungen erzeugen, diese in oder auf die Oberfläche von Trägermaterialien immobilisieren, photochemische Eigenschaften untersuchen und ihre Potentiale in biologischen Systemen untersuchen. Im Zuge dieser Untersuchungen werden die äußeren Voraussetzungen von Clusterverbindungen in Bezug auf die Bedingungen für einen effektiven (Cluster – O2) Energietransfer, der für die Erzeugung hoher Singulett-Sauerstoff-Quantenausbeuten erforderlich ist, analysiert.