4H-Imidazo[4,5-b]chinoxaline : eine neue Klasse redoxaktiver Flourophore

Mit dieser Arbeit werden grundlegende Eigenschaften der Klasse der 4H-Imidazo[4,5-b]chinoxaline 2 als redoxaktive Fluorophore aufgezeigt. Es konnten erfolgreich repräsentative Vertreter synthetisiert und in Kombination von spektroskopischen und elektrochemischen Methoden mit anspruchsvollen DFT-Berechnungen umfangreich charakterisiert werden. Anhand der Fluorderivate konnte der Einfluss von stark elektronenziehenden Substituenten auf das tricyclische System gezeigt werden. Die Natur der Übergänge, die für die Absorption und Emission verantwortlich sind, kann mittels quantenchemischen Berechnungen auf eine lokale Anregung des ππ*-Systems zurückgeführt werden. Elektrochemische Untersuchungen haben ergeben, dass bei den 4H-Imidazochinoxalinen zwei Reduktionsschritte vorliegen. Elektronenziehende Gruppen üben auf diese Prozesse einen stabilisierenden Einfluss aus. Die drei Azastickstoffe im Grundgerüst der Imidazochinoxaline sowie ein weiterer im Pyridylderivat (2i) bieten den Anlass, elektrophile Reaktionen zu studieren. Während selektive Oxidationen zu N-Oxiden nicht realisierbar waren, lieferten Protonierungen und Alkylierungen isolierbare Derivate. Als bevorzugter Angriffspunkt wurde das Stickstoffatom in Position B identifiziert. Mit einer Auswahl von Ethinyl-Komponenten konnten am Brom-Derivat 2k erfolgreich Sonogashira-Reaktionen durchgeführt werden. Dabei wurde eine neue Gruppe an Verbindungen aus der Klasse der 4H-Imidazo[4,5-b]chinoxaline erhalten. Diese Kupplungsprodukte 12 sind an der Luft stabil und zeigen, in Verbindung mit elektronenschiebenden Substituenten, Bathochromie im Absorptions- und Emissionsverhalten. Dies ist, quantenchemischen Berechungen zu Folge, auf einen ausgeprägten Charge-Transfer-Charakter der Übergänge zurückzuführen. In Lösung zeigen die Kupplungsprodukte eine starke Fluoreszenz, die in Abhängigkeit mit der Polarität des verwendeten Lösungsmittels steht. Der Einfluss von Säure wird ebenfalls in der Verschiebung der Absorptions- und Emissionsmaxima sichtbar.