Cyanine : Direkte Funktionalisierung, Oligomerisierung, linear und nichtlinear optische Eigenschaften

Die organische Farbstoffklasse der Polymethine zeigt ein beträchtliches Potential in ihren linear und nichtlinear optischen (NLO) Eigenschaften. Sie sind u.a. für den Einsatz als aktive Medien in photonischen Bauelementen prädestiniert. Die kationischen Vertreter der Polymethinfarbstoffe, die Cyanine, zeigen sehr hohe lineare Polarisierbarkeiten a und nichtlineare Polarisierbarkeiten dritter Ordnung g. Infolge dieser hohen Nichtlinearitäten eignen sich die Cyanine beispielsweise als Materialien zur Frequenzkonversion von Licht oder als Medien in optischen Hochgeschwindigkeitsschaltern. Durch gezielte Funktionalisierungen können, wie gezeigt wird, die an sich schon hohen NLO-Aktivitäten von Cyaninen noch gesteigert werden. In der vorliegenden Arbeit werden u.a. die direkten Funktionalisierungen durch Halogene und deren Substitutionen durch p-Systeme mittels Kreuzkupplungsreaktionen an den heterozyklischen Endgruppen und an den Methinketten von Indo-, Indocarbo- und Indodicarbocyaninen diskutiert. Zusätzlich werden die Synthesen zur Präparation von oligomeren Cyaninen mit p-Brücken vorgestellt. Auch die Herstellung und Untersuchung einiger Cyaninfarbstoffe mit Benzothiazolendgruppen wird betrachtet. Die NMR-spektroskopisch und kristallographisch durchgeführten konformeren Strukturaufklärungen von Cyaninen werden berechneten Daten gegenübergestellt. Reaktionen in kondensierter Phase weisen sich als ein besonderes massenspektrometrisches Verhalten einiger synthetisierter Cyanine im FAB-Experiment aus. Die systematische Variation der p-Substituenten in den monomeren und der p-Brücken in den oligomeren Cyaninen sowie die daraus resultierenden Änderungen der linear und nichtlinear optischen Eigenschaften dieser Farbstoffe werden ausführlich beschrieben und diskutiert.