Verstärkung von chiroptischen Eigenschaften in helikalen Nanographenen durch geometrische Anpassung von Doppel‐[7]Helicenen

Abstract

AbstractHelikale Nanographene (NG) mit hohen Quantenausbeuten und starken chiroptischen Antworten sind entscheidend für die Entwicklung von lumineszenten Materialien mit zirkularer Polarisation (engl. circular polarized luminescence, CPL). Hier berichten wir von der erfolgreichen Synthese neuartiger π‐erweiterter Doppel‐[7]Helicene (ED7Hs), bei denen sich zwei Helicen‐Einheiten meta bzw. para am zentralen Benzenring befinden. Sie sind damit strukturelle Isomere des bekannten ortho‐ED7H. Die strukturelle Integrität und Geometrie der ED7Hs wurde eindeutig durch Röntgen‐Einkristalldiffraktometrie aufgeklärt. Die ED7Hs besitzen eine ausgeprägte Fluoreszenz mit Quantenausbeuten über 40 %. Durch Variation der relativen Positionen der Doppel‐[7]Helicene am zentralen Benzenring (ortho, meta, para) kann eine außergewöhnliche Verstärkung der chiroptischen Eigenschaften registriert werden. Diese Verbesserung zeigt sich in einem etwa fünffachen Anstieg der Absorbanz und Lumineszenz‐Dissymmetriefaktoren (gabs und glum) sowie einer erhöhten CPL‐Helligkeit von bis zu 176 M−1 cm−1, was die Leistung der meisten helicenbasierten chiralen NGs übertrifft. Des weiteren zeigen DFT‐Simulationen, dass die relative geometrische Lage der [7]Helicene eine präzise Anpassung der elektrischen und magnetischen Übergangsdipolmomente zur Folge hat, welche die beobachteten Verstärkungen der chiroptischen Eigenschaften erklären. Diese Studie liefert eine effektive Strategie zur Verstärkung der CPL‐Eigenschaften chiraler Nanographene, welche ihre Anwendbarkeit als CPL‐Emitter verbessert.