Description du projet
Des composés de carbone en forme d’anneau appelés cyclacènes synthétisés pour la première fois
Les cyclacènes sont des composés polycycliques en forme de cerceau où les parties aromatiques sont fusionnées pour former des structures en anneau. Les propriétés chimiques, électroniques et structurelles uniques de ces composés de carbone en forme d’anneau les rendent intéressants pour l’électronique organique et la spintronique. Malgré des décennies d’efforts de recherche, il n’a pas encore été possible de produire ne serait-ce qu’un seul représentant de cette classe de substances. Le projet TACY, financé par le CER, proposera de nouvelles stratégies de synthèse pour générer des cyclacènes. L’approche proposée est hautement modulaire, permettant de varier structurellement les précurseurs de type ceinture, et donc les cyclacènes, en plaçant différents substituants sur les bords. Les recherches menées dans le cadre du projet, combinées à des activités de calcul et à des techniques de caractérisation moléculaire de pointe, offriront un aperçu sans précédent de la relation structure-propriété de la topologie en zigzag conjugué dans les cyclacènes.
Objectif
Cyclacenes, i.e. cyclic versions of acenes consisting of linearly fused benzene rings, were first discussed in 1954 by Heilbronner, but - despite considerable synthetic efforts over decades - have remained an elusive class of compounds. Theoretical investigations suggest that cyclacenes are highly reactive due to pronounced polyradical character and significant ring strain. All prior attempts to synthesise cyclacenes failed, mainly because the final synthetic step of establishing a fully conjugated π-system was energetically prohibitive. Despite these challenges, cyclacenes remain intriguing synthetic targets because of their unique chemical, electronic, and structural properties as well as their potential applications in organic (opto-)electronics or spintronics. In this collaborative project, we will develop novel synthetic approaches, which synergistically combine efficient and high-yielding synthetic strategies of belt-type precursors that we will transform to cyclacenes by extrusion of suitable leaving groups under cryogenic matrix isolation conditions, on surfaces, in the solid state, and ultimately even in solution. Our synthetic approach is highly modular and allows to structurally vary the belt-type precursors, and thus the cyclacenes, by placing different substituents at the rims, including peri-annulation or isosteric substitution of CH units by heteroatoms. This research, combined with state-of-the-art computational investigations and characterization even on the single-molecule level, will provide unprecedented insight into the structure-property relationship of the fully conjugated zigzag topology present in cyclacenes and address fundamental questions of chemical reactivity and the interplay of aromaticity, strain and polyradical character. This knowledge will finally allow us to synthesise interlocked structures based on cyclacenes and to apply cyclacenes in controlled reactions on surfaces for creating further elusive materials such as polyacenes.
Champ scientifique
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thème(s)
Régime de financement
ERC-SYG - ERC-SYGInstitution d’accueil
69117 Heidelberg
Allemagne