Herstellung und Charakterisierung von Kristallen und Cokristallisation kleiner Moleküle, vorrangig mit Acetylen, sowie von Pyridin- und Quinolinderivaten, basierend auf Deuterium- bzw. Fluor-Substitution

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Die als supramolekulare Synthese bezeichnete Co-Kristallisation leichtflüchtiger Verbindungen stellt eine experimentelle Herausforderung dar, welche die Weiterentwicklung der von uns etablierten in situ Kristallisationstechniken erfordert. Dabei handelt es sich um die Kristallisation von gemeinsam in Kapillaren kondensierten Verbindungen bei tiefen Temperaturen auf dem Diffraktrometer, wobei die Einkristallzucht durch lokales Erwärmen mit einem CO2-Laser erfolgt. Es sollen gezielt Co-Kristalle aus Molekülen hergestellt werden, die auch Gegenstand der Untersuchungen in anderen Teilprojekten sind. Dabei steht die Frage im Vordergrund, ob Assoziation, die im ersten Nukleationsschritt aus zwei oder mehr Molekülen vorgebildet werden, die Struktur und Symmetrie des daraus wachsenden Kristalls bestimmen. Ein Beispiel hierfür ist das System Acetylen-Furan, von dem u.a. Co-Kristalle hergestellt werden sollen. Eine exakte Festlegung der zu untersuchenden Systeme ist insofern schwierig, weil einige Systeme keine Co-Kristalle bilden, wenn die einzelnen Komponenten für sich alleine kristallisieren. Andere einfache Systeme, die der Methode zugänglich sein sollten, stelle die aus Diazetylen, Allen, Äthylen oder CO2 als eine der Komponenten zur Co-Kristallisation dar. Letzteres scheint deshalb interessant, weil überkritisches CO2 als Lösungsmittel sehr spezifisch wirkt (Extraktion von Coffein oder Cholesterin) und Co-Kristalle über die relevanten intermolekularen Wechselwirkungen Auskunft geben können. Bislang Co-Kristalle mit CO2 so gut wie unbekannt. Um den Erfolg der Bildung eines Co-Kristalls auf dem Diffraktometer problemlos überprüfen zu können, sollen vom dem Inhalt der selben Kapillare direkt nach der Kristallisation Raman-Spektren registriert werden. Anhand der Verschiebung der signifikanten Raman-Banden der Komponenten (z.B. CO2 oder C2H2) ist schnell erkennbar, ob überhaupt ein Co-Kristall entsteht. Zur Zeit muss durch die Einzelkristallzucht anhand der Überprüfung der Zelldimensionen festgestellt werden, ob eine der Komponenten als Reinsubstanz kristallisiert oder ein Co-Kristall entstand. Die Raman-Spektren geben zusätzliche Informationen über die Bindungsverhältnisse der gebildeten Komplexe.Die Frage der bevorzugten Bildung von Co-Kristallen gegenüber Kristallen aus Reinsubstanzen ist weiterhin unter thermodynamischen Gesichtspunkten zu untersuchen, indem Berechnungen der Gitterenergien der Ausgangsverbindungen denen der hypothetischen Co-Kristalle gegenübergestellt werden.