FEW Chemicals GmbH

Innovationsforum FunDyes, Wolfen 31. Mai 2012

Funktionelle Farbstoffe – ein Produktions- und

Forschungsschwerpunkt der Region „Ein funktioneller Farbstoff ist ein Farbstoff, der bei seiner Anwendung eine Funktion erfüllt, die nicht auf einer rein ästhetischen Farbgebung beruht.“ J. Griffiths, Chem. Unserer Zeit 1993, 27, 21-31

FEW Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft Wolfen mbH (24. Januar 1997)

FEW Chemicals GmbH (16. April 1998)

Bereiche

OS (F&E) FS (F&E) Produktion(Organische Synthese) (Funktionelle Schichten)

Neubau Produktion

Substanzklassen

Coumarine

Cyanine / Merocyanine / Hemicyanine

DCM Farbstoffe

Quadratsäurefarbstoffe

Rylendiimide

Stilbene

Unsere Wurzeln

Farbstoffe zur spektralen Sensibilisierung von Filmmaterialien aus Agfa / ORWO

Dr. Riester Dr. Brunken

Dr. Bach Frau Eckert Dr. von Grossmann

N

S

N

S

O C2H5 C2H5

NH5C2

Br

Rr 3798

Ec 1427

I

S

NH3C

C2H5

OC2H5

N

S

NO

S

C2H5 C2H5

Brk 5462 Bch 1147

Ec 1712 Ec 1914

N

SS

N

C2H5

OH

CH3H3C

OSO3H3C

N

SS

N

C2H5

CH3H3C

SO3OH

N

S

CH3

SO3

S

N

SO3

H3C

C2H5

HN(C2H5)3

N

S

CH3

SO3

S

N

SO3

Cl

C2H5

HN(C2H5)3

Rr 340 J Bch 960

Ec 1171

O

N

C2H5

O

N

C2H5

C2H5

I

N

OO

N

C2H5

SO3 SO3 Na

N

OO

N

SO3 SO3

C2H5

Na

Ec 1763 Ec 2092

Gr 829

C2H5

N

NCl

Cl

C2H5

N

NCl

Cl

C2H5 C2H5

I

N

N

N

NCl

Cl

SO3

Cl

Cl

C2H5 C2H5

SO3 Na

N

N N

N CNNC

C2H5 C2H5

SO3

C2H5

Application of Functional Dyes Fluorescence Marker 488 nm (Ar) 532 nm (Nd:YAG) 633 nm (He/Ne) 635 nm (LD) 647 nm (Kr/Ar) 780 nm (LD) Optical Data Storage 405 nm BD-R 650 nm DVD/R 780 nm CD-R Computer-to-Plate (CTP) 405 nm 488 nm 532 nm 635 - 670 nm 830 nm NIR Absorber 850 nm - 1100 nm

NIR-Absorber Teil 1

NIR-Absorber

Aufgabenstellung:

max (in Wasser) = 1064 nm ± 10 nm

max ≥ 200 000 l/mol·cm

Halbwertsbreite ≤ 1 500 cm-1

Keine erkennbaren Nebenbanden

24000 22000 20000 18000 16000 14000 120000,0

0,5

1,0

1,5

2,0

A

[ cm-1]~

553

nm

646

nm

774

nm

N

C4H9

N

C4H9BF4

N

C2H5

N

C2H5 I

NN

C2H5 C2H5

H3C SO3

Quelle: P. Atkins, J. de Paula, Physikalische Chemie, 4., vollständig überarbeitete Auflage, Wiley-VCH,Weinheim, 2006, S. 542–552

http://www.leifiphysik.de/web_ph08_g8/grundwissen/01energieerhalt/energieerhalt.htm

Quelle: P. Atkins, J. de Paula, Physikalische Chemie, 4., vollständig überarbeitete Auflage, Wiley-VCH,Weinheim, 2006, S. 542–552

0 - 2

0 - 1

Abso

rban

ce

Wavelength [nm]

0 - 0

http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/13/vlu/spektroskopie/theorie/franck_condon.vlu/Page/vsc/de/ch/13/pc/spektroskopie/theorie/condonprinzip_media.vscml.html

H. Mustroph, S. Ernst, Chem. Unserer Zeit 2011, 45, 256

ideal cyanine state (cyanine limit)

Übung aus einem Vorlesungsmanuskript:

Exercise: Explain why only the (0,0) transition is observed in ideal cyanine dyes.

cyanine limit (ideal cyanine state)

It is characterised by full delocalization of -electrons over the whole -system leading to

(i) alternating -electron densities

(ii) equal -bond orders (bond lengths) in the ground state

(iii) due to the absence of bond alternation bond lengths are all the same in electronic ground and excited state

----> Therefore, in the absorption spectra of these ideal cyanine dyes only the 0-0 transition should be observed.

N N N N

400 500 600 700 800 900 1000 11000

1

2

3

4

5

MeOH H2O

l/

mol

. cm

]

[nm]

x105

HN(C2H5)3SO3

N

SS

N

N

SO3

Cl Cl

808

1059

NIR-Absorber

Aufgabenstellung Ergebnis

max (in Wasser) = 1064 nm ± 10 nm 1059 nm

max ≥ 200 000 l/mol·cm ~ 500 000 l/mol·cm

Halbwertsbreite ≤ 1 500 cm-1 ~ 450 cm-1

Keine erkennbaren Nebenbanden

Fluoreszierende Farbstoffe für bio/medizinische Analyse und

Diagnostik

Aminreaktiver Fluoreszenzfarbstoff

NaNa

O

N

SO3

N

CH3

O3S

SO3

ON

O

O

US 6,734,310

O

O

N(X)L

S YO

O

N(X)L + HS Y

O

O

NO

O

O L (X) O P OO

OYP N

O

NC

L (X) + HO Y

L (X)

L (X) NCS

L (X) NHCOCH2I

+ H2N Y L (X)O

HN Y

+ H2N Y L (X) NH HN Y

S

+ HS Y L (X) NHCOCH2 S Y

400 500 600 700 800 900 1000 1100

MeOH H2O

Abs

orpt

ion

Wellenlänge [nm]

NN

Cl

SO3 SO3 Na

640

820

400 500 600 700 800 900 1000 1100

MeOH H2O

Abso

rptio

n

Wellenlänge [nm]

NN

Cl

SO3 SO3

O3S SO3 Na

NaNa

789

782

PBS-Puffer [0,01 M Phosphat gepufferte Kochsalzlösung (NaCl = 0,138 M, KCl = 0,0027 M; pH = 7,4 bei 25°C)]

400 500 600 700 800 900 1000

in H2O (c = 1 . 10-4M)

in PBS-Puffer (c = 1 . 10-4M)

Abso

rptio

n

Wellenlänge [nm]

782

NN

Cl

SO3 SO3

O3S SO3 Na

NaNa

400 500 600 700 800 900 1000

H2O (c = 1 . 10-4M)

PBS-Puffer (c = 1 . 10-4M)

Abs

orpt

ion

Wellenlänge [nm]

779

Na

NN

O

SO3 SO3

O3S SO3

NaNa

400 500 600 700 800 900 1000

in H2O (c = 1 . 10-4M)

in PBS-Puffer (c = 1 . 10-4M)

Na Na

Na

NN

SO3 SO3

O3S SO3

Abso

rptio

n

Wellenlänge [nm]

684

759

400 500 600 700 800 900 1000

in H2O (c = 1 . 10-4M)

in PBS-Puffer (c = 1 . 10-4M)

Abs

orpt

ion

Wellenlänge [nm]

766

NN

O

H3C

O

CH3

O

NN

SO3 SO3

O3S SO3 Na

NaNa

Na

NN

O

O

O3S

O

COOH

NN

O

O

O

COOH

400 500 600 700 800 900 1000 1100

in H2O (qualitativ)

in PBS-Puffer (c = 1 . 10-4M)

NN

SO3Na SO3Na

NaO3S SO3Na

NN

O

H9C4

O

O

COOH

Abs

orpt

ion

Wellenlänge [nm]76

6

Optische Datenspeicherung

Optische Datenspeicherung20. August 1982erste CD-Spieler präsentiert durch Philips und Sony

erste CD-Audio präsentiert durch PolyGram GmbH

1985CD-ROM

1996DVD-Video, DVD-ROM, DVD-Audio

2006BD (BluRay Disc)

General Classes of Optical Data Storage Media

READ ONLY WRITE ONCE REWRITABLE

CD-Audio WORM (Write Once Read Many)

CD-ROM CD-R CD-RW

DVD-Video DVD-R DVD-RW

DVD-Audio

DVD-ROM

Schematische Darstellung der Einzeleffekte bei derAusbildung der beschriebenen Bereiche in einer CD-R

mW5

°C60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420

NR

N

RX

mW20

°C60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420

NR

N

RX

CD-R

400 500 600 700 800 900

680

660

726N

C4H9

N

C4H9

ClO4

Abso

rban

ce

Wavelength [nm]

N

C4H9

N

C4H9

ClO4

N

C3H7

N

C4H9

ClO4

NN

C4H9 C4H9CH3

ClO4

NN

C4H9 C4H9Cl

PF6

NN

PF6

NN

Cl

PF6

N

CH3

N

C4H9

PF6 586 nm

PF6

N

CH3

N

C4H9

Br

589 nm

PF6

N

CH3

N

C4H9

593 nm

N

N N

N

K. Roth, Chem. Unserer Zeit 2007, 41, 334 H. Mustroph, M. Stollenwerk, V. Bressau, Angew. Chem. 2006, 118, 2068

Computer-to-Plate (CTP)

printing plates directly from digital data

Vier Druckverfahren - Hochdruck - Tiefdruck - Durchdruck (Siebdruck) - Flachdruck (Offset) 1. Druckformen werden mechanisch hergestellt 2. Druckformen werden mit Hilfe von Licht über eine Bildvorlage hergestellt 3. Druckformen werden mit Hilfe von Laserlicht direkt hergestellt (CTP)

Thermal

Photopolymers

Electrophoto‘y Silver Halide

Low HighMedium

Image Quality Capability

CTP TechnologiesE

xpos

ure

ener

gy/m

Jcm

-21000

100

10

1

0.1

0.01

0.001

N

N

N

N

Tos

NN

CH3

Cl

CH3

H3C SO3

OC5H11

O

OC5H11

O

NH

NHHN

HN

O

O

OC5H11

O

OC5H11

O

NN

CH3

Cl

CH3

H3C SO3

N N

ClCl Cl

C2H5 C2H5

H3C SO3

H3C SO3

NN

CH3

Cl

CH3

NN

C4H9

Cl

C4H9

PF6

N

C4H9 C4H9

N

ClCl Cl

PF6

NN

C4H9

Cl

C4H9

PF6

NN

Cl

SO3 SO3 Na

N

C2H5

N

C2H5

NN

O

CH3H3C

O OCl Cl

Cl

NN

N N

N

CH3 CH3

N

S

C6H5

NN

Cl

SO3 SO3

O3S SO3 Na

NaNa

NIR-Absorber Teil 2

400 600 800 10000.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

BF4

N N

C4H9 C4H9

S 0813

Solvent: CH3OH

[l/

mol

·cm

]

[nm]

1024

x 105

Benzo [c,d] Farbstoffe

400 600 800 10000.0

0.4

0.8

1.2

1.6

2.0

N

N

N

C4H9 C4H9

BF4

S 2007

Solvent: MeOH

[l/

mol

·cm

]

[nm]

x 105

997

Benzo [c,d] Farbstoffe

Quelle:

SANDOZbulletin 66

Jahrgang 19, Nr. 66/1983

Angela Schlafke

Dr. Bianca Senns

Dr. Steffen Ernst

Dr. Dietmar Keil

Dr. Jürgen Mistol

Dr. Knut Reiner

Anke Drewitz, GMBU Jena

Dr. Lothar Hennig, Uni Leipzig

Vielen Dank

für

Ihre Aufmerksamkeit!