Polymerization of mono- and multilayer forming diacetylenes

Summary Heptadeca-2,4-diine-1-ol and Heptadeca-2,4-diine-1-acid were synthesized and their polymerization behaviour in the solid state was investigated. Both compounds polymerize thermally below the melting point and photochemically under the action of uv-light to form polymers via 1,4-addition to the conjugated triple bonds with a backbone of conjugated double-and triple-bonds. The photoresponse spectra resemble the absorption spectra exhibiting maxima of photoreactivity in the absorption band of the conjugated triple bonds of the monomers.Both compounds satisfy the general criteria of formation of monomeric monolayer films at the air-water-interface of a Langmuir-trough. The monolayers could be transfered onto quartz or metal substrates by the Langmuir-Blodgett-technique and multilayers of the monomers could be built up. These multilayers were polymerized by exposure to high energy-radiation and thus, multilayers of the crystalline, well ordered polymer were obtained. The polymer multilayers were studied by electron diffraction and ir-spectroscopy. The polymer has the same structure as the one obtained by solid-state polymerization of the crystals. A model of the structure of the monomeric and polymeric multilayers is proposed, which is based on the combined evidences from the known chemical structure, the diffraction and spectroscopic data and the formation of the layered structure.

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Zusammenfassung Heptadeca-2,4-diin-1-ol und Heptadeca-2,4-diin-1-säure wurden dargestellt und das Polymerisationsverhalten im festen Zustand untersucht. Beide Verbindungen polymerisieren thermisch und photochemisch bei Bestrahlung mit UV-Licht und bilden dabei über eine 1,4-Addition an die konjugierten Dreifachbindungen Polymere mit einer Hauptkette aus konjugierten Doppel- und Dreifachbindungen. Die Photoantwortspektren ähneln den Absorptionsspektren und Maxima der Photoreaktivität liegen in dem Bereich der Absorption der konjugierten Dreifachbindungen der Monomeren. Beide Verbindungen lassen sich an der Grenzfläche Gas-Wasser eines Langmuir-Troges spreiten. Die Monoschichten konnten nach der Langmuir-Blodgett-Technik auf Quarz- oder Metallunterlagen überführt und auf these Weise Multischichten der Monomeren erzeugt wurden. Diese Multischichten wurden durch Bestrahlung mit energiereicher Strahlung polymerisiert und dadurch Multischichten des kristallinen, geordneten Polymeren erhalten. Die Multischichten des Polymeren wurden mit Elektronenbeugung und IR-Spektroskopie untersucht. Die Polymeren hatten die gleiche chemische Struktur wie die aus den Kristallen der Monomeren erhaltenen. Auf der Grundlage der bekannten chemischen Struktur der Polymeren, der Beugungs- und spektroskopischen Daten und aus der Tatsache, daß sich Monoschichten erhalten lassen, wurde ein Modell für die Struktur der Multischichten der Monomeren und der Polymeren entwickelt.

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With 11 figures and 1 table