@phdthesis{Deissenberger2020,
  author    = {Deißenberger, Andrea},
  title     = {Dibortetrahalogenide f{\"u}r die Darstellung neuer borhaltiger Verbindungen in niedrigen Oxidationsstufen},
  doi       = {10.25972/OPUS-18775},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-187758},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Im Rahmen dieser Arbeit konnten nasschemische Synthesen f{\"u}r Dibortetrafluorid und chlorid ausgehend von Dibortetrabromid entwickelt werden, die durch einfachen Halogenaustausch mit SbF3 bzw. GaCl3 realisiert wurden. In Verbindung mit Arbeiten von Dr. Jonas M{\"u}ssig zur Synthese von B2I4 gelang die Darstellung aller vier Dibortetrahalogenide mittels einfacher Schlenktechnik basierend auf der Synthese von B2Br4 durch N{\"o}th und Pommerening im Jahr 1981. Dibortetrachlorid konnte mit Phosphanen (PMe3, PCy3 und PPh3) und Singulett-Carbenen (IDipp und MeCAAC) zu den klassischen Bisaddukten 44-46 bzw. 54 und 55 umgesetzt werden. Die Addition eines Isonitrils (CNtBu) an B2Cl4 f{\"u}hrte zun{\"a}chst zur Ausbildung des Bisadduktes 53, allerdings konnte in L{\"o}sung eine Umlagerung beobachtet werden, deren Verlauf 11B-NMR-spektroskopisch verfolgt wurde, jedoch nicht final aufgekl{\"a}rt werden konnte. Durch die Zugabe eines Unterschusses der Lewis-Basen IDipp bzw. PCy3 sollten zun{\"a}chst Monoaddukte von B2Cl4 dargestellt werden, deren Umsetzung mit einer weiteren Lewis-Base die Synthese asymmetrischer Lewis-Basen-Addukte von B2Cl4 erm{\"o}glichen sollte. Die sp2-sp3-Diborane 56 und 57 konnten bei tiefen Temperaturen 11B-NMR-spektroskopisch nachgewiesen werden, allerdings f{\"u}hrte eine Abfangreaktion mit diversen Lewis-Basen nicht zu den gew{\"u}nschten asymmetrischen Addukten. Bei Raumtemperatur konnte eine Folgereaktion von 56 zur Chlorid-verbr{\"u}ckten kationischen Spezies 58 mit einem Tetrachloroborat-Anion beobachtet werden. Im Fall von Dibortetrafluorid konnten keine Lewis-Basen-Addukte (LB = PMe3 und MeCAAC) isoliert werden. Die Reaktivit{\"a}t von B2Cl4 gegen{\"u}ber unges{\"a}ttigten Substraten wurde anhand mehrerer literaturbekannter Beispiele (Acetylen, 2-Butin, 3-Hexin, Diphenylacetylen und Bis(trimethylsilyl)acetylen) nachvollzogen und um die terminalen Alkine Propin und 1 Hexin erweitert. Eine selektive Addition von B2Br4 an Dreifachbindungen gelang nicht. Die so erhaltenen Diborylalkene sollten zur Darstellung von 1,2-Diboreten genutzt werden, wobei zun{\"a}chst {\"u}ber eine von Siebert et al. entwickelte Route die Bis(N,N-dialkylaminochlorboryl)alkene 67g, h, j und k dargestellt wurden. Ein nachfolgender Ringschluss unter reduktiven Bedingungen verlief nur f{\"u}r die Diisopropyl¬amino-substituierten Diborylalkene 67g und j selektiv und lieferte das 1,2-Dihydro-1,2-diboret 71g und das umgelagerte 1,3-Dihydro-1,3-diboret 68j. Der Austausch der Aminosubstituenten gegen Halogenide, der f{\"u}r eine weitere Reduktion zur B-B-Doppelbindung n{\"o}tig w{\"a}re, gelang nicht. Die Umsetzung der Diborylalkene 61 (R = Me), 62 (R = Et) und 65 (R = Ph) mit Singulett-Carbenen (LB = IMe, IiPr, IDipp und MeCAAC) f{\"u}hrte zu den chloridverbr{\"u}ckten Monoaddukten 74-76 und 79-81. Alle Verbindungen dieses Typs zeigten in NMR-spektroskopischen Untersuchungen ein sp2- und ein sp3-koordiniertes Borzentrum, welche f{\"u}r die CAAC-stabilisierten Verbindungen auch r{\"o}ntgenkristallografisch nachgewiesen werden konnten. Theoretische Untersuchungen best{\"a}tigten die Relevanz des verbr{\"u}ckenden Chloratoms zur Stabilisierung dieser Verbindungen. F{\"u}r die Stammverbindung der Diborylalkene (59 (R = H)) konnte bei der Umsetzung mit MeCAAC eine unl{\"o}sliche Verbindung erhalten werden, deren Struktur als Bisaddukt 82 mittels NMR-spektroskopischen Untersuchungen im Festk{\"o}rper und durch Verbrennungsanalyse best{\"a}tigt werden konnte. Die Reduktion der CAAC-stabilisierten Diborylalkene 79 und 80 in Gegenwart von MeCAAC f{\"u}hrte zu den captodativ-stabilisierten Diborylradikalen 83 und 84, deren Strukturanalyse eine orthogonale Anordnung der C2-Br{\"u}cke zur B(CAAC)-Einheit offenlegt. Ausf{\"u}hrliche EPR-spektroskopische Untersuchungen bei variabler Temperatur und theoretische Berechnungen best{\"a}tigen eine schwache Wechselwirkung der beiden Radikalzentren und einen offenschaligen Singulett-Grundzustand mit einem energetisch tiefliegenden Triplett-Zustand (ΔES T = 0.017 kcal mol-1). Der experimentell bestimmte Spin-Spin-Abstand und die Analyse der einfach besetzten Molek{\"u}lorbitale (SOMO) best{\"a}tigen eine Delokalisierung der Spindichte {\"u}ber die NCAAC-CCAAC-B-Einheit. Der Austausch der verbr{\"u}ckenden Einheit und die somit einhergehende Verringerung der Sterik f{\"u}hrt zu einer Planarisierung des Molek{\"u}ls im Festk{\"o}rper (87). Theoretische Untersuchungen und die Auswertung der strukturellen Parameter ergeben eine Delokalisierung der Elektronendichte {\"u}ber das gesamte planare System. EPR- und NMR-spektroskopische Untersuchungen ergaben dennoch Hinweise auf das Vorliegen einer paramagnetischen Verbindung. Untersuchungen zum Reduktionsverhalten von zweifach CAAC-stabilisiertem 1,4-Bis-(dibromboryl)benzol (97) ergaben die vollst{\"a}ndige Enthalogenierung der Borzentren. Im Zuge dessen entstand ein hochreaktives, lineares Borylen, welches eine CH-Aktivierung mit dem Isopropylsubstituenten des CAAC-Liganden eingeht (98). Zur Stabilisierung des Borylens wurde die Reduktion in Gegenwart weiterer Lewis-Basen (Pyridin (Pyr), IiPr, IMeMe, PMe3, CNtBu und CO) durchgef{\"u}hrt, die in der Ausbildung der Diborylene 99-104 resultierten. Die Darstellung einer para-Phenylen-verbr{\"u}ckten Donor-Akzeptor-Verbindung (D: Borylen, A: BMes2) gelang nicht.},
  subject      = {Dibortetrahalogenide},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Haefner2024,
  author    = {H{\"a}fner, Alena},
  title     = {Reaktivit{\"a}t eines \(ortho\)-phenylenverbr{\"u}ckten Diborans und Darstellung von gespannten C\(_2\)B\(_2\)-Ringsystemen},
  doi       = {10.25972/OPUS-34802},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-348020},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2024},
  abstract  = {Die Dissertation befasst sich mit der Reaktivit{\"a}t von 1,2-Bis(dichlorboryl)benzol. Im ersten Kapitel wird auf die Problematik bei dessen Synthese eingegangen. Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit der Bildung von entsprechenden Boran-Addukten mit verschiedenen Lewis-Basen. Das dritte Kapitel beschreibt die Synthese eines neuartigen, vollst{\"a}ndig unges{\"a}ttigten 1,2-Diboretdiradikals, welches durch die schrittweise Reduktion des 1,2-[(CAAC)BCl2]2-Benzols erhalten wurde. Dar{\"u}ber hinaus konnte bei dieser schrittweisen Reduktion ebenfalls das einfache Borylradikal, das nicht-cyclische Diradikal und das dianionische gespannte C2B2-Ringsystem erhalten werden. Anf{\"a}ngliche Reaktivit{\"a}tsstudien zum 1,2-Diboretdiradikal zeigen zudem, dass die B-B-Bindung durch Umsetzung mit Kohlenstoffmonoxid gespalten und so ein Bisborylen dargestellt werden kann. Im vierten Kapitel konnte das 1,2-Bis(dichlorboryl)benzol durch Transmetallierungsreaktionen zu verschiedenen, sich in ihren Eigenschaften stark unterscheidenden, Verbindungen umgesetzt werden. So konnte das fluoreszierende ortho-phenylenverbr{\"u}ckte Bis-9-Borafluoren erhalten werden, aus welchem durch W{\"a}rmezufuhr das ebenfalls fluoreszierendes diboraanthracenartige Umlagerungsprodukt gewonnen werden konnte. Beide Verbindungen wurden auf ihre photophysikalischen und elektrochemischen Eigenschaften untersucht. Weiterhin konnten polycyclische Boracyclen mit C10B2-Ger{\"u}st erhalten werden, bei welchen instantan die selektive Bildung von zwei chiralen Zentren {\"u}ber eine Vielzahl an B-C-Bindungsbr{\"u}chen und -kn{\"u}pfungen beobachtet wurde. Zuletzt konnte ein thermisch empfindliches, potentiell explosives Azid-verbr{\"u}cktes Azidoboran dargestellt werden, bei welchem eine Staudinger-artige Reaktivit{\"a}t beobachtet werden konnte.},
  subject      = {Biradikal},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Mims2023,
  author    = {Mims, David},
  title     = {Einblicke in die Spinchemie durch Untersuchung des Magnetfeldeffektes in rigide gebundenen Radikalionenpaaren},
  doi       = {10.25972/OPUS-30354},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-303547},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Synthese starrer Donor-Akzeptor-Verbindungen und Untersuchung des Magnetfeldeffektes auf Lebenszeit resultierender Biradikale mittels optischer Spektroskopie.},
  subject      = {Magnetfeldeffekt},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Reusch2021,
  author    = {Reusch, Engelbert},
  title     = {Photoionisation von Biradikalen mit Synchrotronstrahlung},
  doi       = {10.25972/OPUS-24009},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-240098},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Die vorliegenden Arbeit behandelt VUV Valenz-Photoionisations-Experimente in der Gasphase. Zun{\"a}chst wird die Photoionisation von stickstoffhaltigen Radikalen und deren Pyrolyseprodukten untersucht. Im Anschluss werden molekulare Biradikale betrachtet. Da in der Literatur bislang nur wenige solcher Biradikale als Intermediate experimentell zug{\"a}nglich waren, war es das Ziel dieser Arbeit, neue reaktive Spezies dieser Substanzklassen in der Gasphase zu isolieren und deren Struktur, Eigenschaften und Reaktivit{\"a}t besser zu verstehen. Im Mittelpunkt stehen dabei Intermediate, die als echte Biradikale, Biradikaloide oder Triplett Carbene auftreten. Zu letzteren z{\"a}hlen das Methylbismut sowie die Pentadiinylidene. Biradikale bilden in Verbrennungsprozessen sehr effizient Ruß(vorl{\"a}ufer), was anhand des ortho-Benz-ins dargelegt wurde, indem dessen Pyrolyseprodukte charakterisiert und m{\"o}gliche PAH-Bildungswege aufgezeigt wurden. Vakuum Flash Pyrolyse wurde verwendet, um in situ aus den geeigneten Vorl{\"a}ufermolek{\"u}len die radikalischen und biradikalischen Intermediate zu erzeugen. W{\"a}hrend f{\"u}r biradikalische Zwischenstufen meist spezielle Verbindungen als Vorl{\"a}ufer synthetisiert werden m{\"u}ssen, waren die verwendeten Vorl{\"a}ufer f{\"u}r die stickstoffhaltigen Radikale kommerziell erh{\"a}ltlich. Die reaktiven Spezies wurden alle mittels monochromatischer VUV Synchrotronstrahlung an der Swiss Light Source in Villigen/ Schweiz ionisiert. Die Ionisationsereignisse wurden mit der Schwellenphotoelektronen-Photoionen-Koinzidenz (TPEPICO) Technik detektiert und ausgewertet. Anhand der resultierenden massenselektiven Schwellenphotoelektronenspektren wurden die Ionisierungsenergien der (Bi)radikale bestimmt und die Schwingungsstruktur der jeweiligen Kationen analysiert. Die erhaltenen Spektren und Daten wurden in Zusammenarbeit mit der theoretischen Chemie interpretiert. Wichtige Erkenntnisse • Es wurde die Ionisierungsenergie der 2-, 3- und 4-Picolylradikale auf 7.70\pm 0.02 eV, 7.59\pm 0.01 eV und 8.01\pm 0.01 eV bestimmt. Diese wurden in der Pyrolyse selektiv aus ihren zugeh{\"o}rigen Picolylaminen erzeugt. Zudem wurde analog zum Benzyl-Radikal f{\"u}r alle drei Radikale eine ausgepr{\"a}gte Schwingungsprogression ermittelt, die der totalsymmetrischen Deformationsmode des aromatischen Rings entspricht. • Die Picolyl-Radikale dissoziieren in der Pyrolyse thermisch zu weiteren Produkten. Die Fragmentierung verl{\"a}uft dabei isomerenunabh{\"a}ngig {\"u}ber ein stickstoffhaltiges Siebenringintermediat, dem Azepinyl-Radikal. Der Fragmentierungsmechanismus wurde mit dem von Benzyl verglichen. Die gewonnenen Erkenntnisse haben Relevanz f{\"u}r Verbrennungsprozesse, beispielsweise von Biokraftstoffen.Im ersten Schritt entstehen vier Isomere, das Cyclopenta-1,4-dien-1-carbonitril, das Cyclopenta-1,3-dien-1-carbonitril, das 2-Ethynyl-1H-pyrrol und das3-Ethynyl-1H-pyrrol mit den zugeh{\"o}rigen Ionisierungsenergien von 9.25\pm 0.02 eV, 9.14\pm 0.02 eV, 7.99\pm 0.02 eV und 8.12\pm 0.02 eV. Durch einen zweiten H-Verlust konnte das Cyanocyclopentadienyl-Radikal mit einer Ionisierungsenergie f{\"u}r die zwei niedrigsten Zust{\"a}nde im Kation mit 9.07\pm 0.02 eV (T0) und 9.21\pm 0.02 eV (S1) untersucht werden. Weitere Pyrolyseprodukte, deren Ionisierungsenergien bereits literaturbekannt sind und die best{\"a}tigt wurden, sind das Cyclopentadienyl-Radikal, das Cyclopenta-1,3-dien, das Propargyl-Radikal, das Penta-1,3-diin und das Cyanopropenyl. • Das ortho-Benz-in wurde pyrolytisch aus dem selbst synthetisierten Benzocyclobutendion erzeugt und ein Schwellenphotoelektronenspektrum frei von St{\"o}rsignalen konnte aufgenommen werden. Mit Hilfe von Rechnungen aufCASPT2(11,14) Niveau, die neben dem elektronischen {\"U}bergang in den kationischen Grundzustand noch die {\"U}berg{\"a}nge in zwei weitere angeregte kationische Zust{\"a}nde beinhalten, wurde die Ionisierungsenergie im Vergleich zu fr{\"u}heren Experimenten auf 9.51 eV revidiert. Eine verdrillte Geometrie f{\"u}r den kationischen Grundzustand konnte erstmals nachgewiesen werden. Zus{\"a}tzlich wurden die offenkettigen Isomere cis- und trans-Hexa-1,5-diin-3-en im Spektrum detektiert und zugeordnet. • Die Auftrittsenergien aus der DPI des Vorl{\"a}ufermolek{\"u}ls Benzocyclobutendion betragen f{\"u}r den ersten CO-Verlust 9.62\pm 0.05 eV und f{\"u}r den zweiten CO-Verlust 12.14\pm 0.10 eV. Damit konnte {\"u}ber einen thermochemischen Kreisprozess eine Bindungsdissoziationsenergie f{\"u}r die Ph-CO Bindung im Benzoylkation von 2.52 eV berechnet werden. • Verschiedenen Pyrolyseprodukte des ortho-Benz-ins, wie Ethin, Buta-1,3-diin, Benzol, Biphenylen und 2-Ethinylnaphthalin, werden entweder in bimolekularen Reaktionen gebildet oder ortho-Benz-in fragmentiert unimolekular zu diesen. Die beiden kompetitiven Reaktionspfade tragen zur PAH-Bildung des ortho-Benz-ins bei. • Die Triplett-Carbene Pentadiinyliden, Methylpentadiinyliden und Dimethylpentadiinyliden wurden als Pyrolyseprodukt aus ihren zugeh{\"o}rigen Diazovorl{\"a}ufern identifiziert und die Ionisierungsenergien mit 8.36\pm 0.03 eV, 7.77\pm 0.04 eV und 7.27\pm 0.06 eV bestimmt. Jede Methylierung stabilisiert folglich das Carben. Zus{\"a}tzlich konnte ein weiteres C5H2 Isomer, das 3-(Didehydrovinyliden)cyclopropen, mit einer Ionisierungsenergie von 8.60\pm 0.03 eV charakterisiert werden. • Zwei bismuthaltige, reaktive Spezies, das Dimethylbismut-Radikal\cdot BiMe2 (IE = 7.27\pm 0.04 eV) und das Methylbismut-Carben :BiMe(IE = 7.88\pm 0.02 eV) wurden als Pyrolyseprodukte aus dem BiMe3 identifiziert. Beide Verbindungen zeigen eine ausgepr{\"a}gte Schwingungsstruktur, die der Bi-C Streckschwingung zugeordnet wurde. Weiterhin wurden elementares Bismut Bi und das Bismut-Dimer Bi2 nachgewiesen. • Die homolytische Dissoziation der ersten Me2Bi-CH3 Bindung im BiMe3 wurde untersucht und eine BDE von 210\pm 7 kJ/ mol bestimmt. Sie liegt um +15 \% bzw. +28 kJ/ mol {\"u}ber dem aus der Literatur abgesch{\"a}tzten Wert.},
  subject      = {Biradikal},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schmid2022,
  author    = {Schmid, Paul},
  title     = {Quantenchemische Untersuchungen von Umgebungseinfl{\"u}ssen bei offen- und geschlossenschaligen Systemen},
  doi       = {10.25972/OPUS-26510},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-265106},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {In dieser Dissertation werden die Umgebungseinfl{\"u}sse auf die strukturellen und elektronischen Eigenschaften von verschiedenen offen- und geschlossenschaligen Systemen mittels quantenchemischer Methoden berechnet. Ein Kernpunkt umfasst die Untersuchung von verdreht angeordneten, biradikalischen Diborylalkenen, welche eine unges{\"a}ttigte C2R2-Br{\"u}cke (R = Et, Me) besitzen und durch cyclische (Alkyl)(amino)carbene (CAACs) stabilisiert werden. Quantenchemische Berechnungen zeigen, dass haupts{\"a}chlich sterische Effekte f{\"u}r die Ausbildung einer verdrehten Molek{\"u}lanordnung verantwortlich sind, w{\"a}hrend bei geringen sterischen Wechselwirkungen (R = H) die Delokalisationseffekte {\"u}berwiegen, wodurch eine planare Struktur beg{\"u}nstigt wird. Die Bevorzugung einer offenschaligen Singulettkonfiguration anstelle eines Tripletts ist auf den großen Energieunterschied der beiden einfach besetzten Molek{\"u}lorbitale zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. Durch die Berechnung der L{\"o}sungsmitteleffekte mithilfe von polarisierbaren Kontinuumsmodellen kann gefolgert werden, dass mit zunehmender statischer Dielektrizit{\"a}tskonstante eine planare und geschlossenschalige Struktur st{\"a}rker stabilisiert wird als eine verdrehte Anordnung. Ein weiteres Thema dieser Dissertation befasst sich mit der quantenchemischen Analyse eines makrozyklischen Perylenbisimid-Trimersystems, welches eingebettet in einer Polymethylmethacrylat-Matrix bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt eine Lokalisierung der ersten drei angeregten Zust{\"a}nde zeigt. Quantenchemische Vakuumberechnungen ergeben, dass unabh{\"a}ngig von der gegenseitigen geometrischen Orientierung der drei Perylenbisimid-Chromophore der {\"U}bergang vom Grundzustand in den S1-Zustand verboten ist und dass die ersten drei angeregten Zust{\"a}nde delokalisiert vorliegen. Mithilfe von expliziten L{\"o}sungsmittelmodellen kann jedoch gezeigt werden, dass das Auftreten dieser Lokalisierungen auf eine inhomogene Polymethylmethacrylat-Umgebung zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist, die zu einem Symmetriebruch und somit zu einer Zunahme der Oszillatorst{\"a}rke f{\"u}r S1 und der Lokalisierungsgrade f{\"u}r S1, S2 und S3 f{\"u}hrt. Dar{\"u}ber hinaus wird der L{\"o}sungsmitteleinfluss auf die angeregten Zust{\"a}nde des Azulens mittels impliziter und expliziter L{\"o}sungsmittelmodelle berechnet. Bei einer Erh{\"o}hung der dynamischen Dielektrizit{\"a}tskonstante im impliziten Modell nehmen die Anregungsenergien der vertikalen Singulettzust{\"a}nde ab, wobei der Effekt mit steigender Oszillatorst{\"a}rke zunimmt. Die Auswirkung der statischen Dielektrizit{\"a}tskonstante auf die Anregungsenergien ist dagegen deutlich schw{\"a}cher ausgepr{\"a}gt. Im expliziten Modell bewirkt das L{\"o}sungsmittel ebenfalls eine Abnahme der Anregungsenergie des hellen Singulettzustands, wenn auch in geringerem Umfang als im impliziten Modell. Als letztes Thema wird der Inhibitionsmechanismus der Cysteinprotease Rhodesain durch zwei modifizierte 1,4-Naphthoquinone untersucht. W{\"a}hrend beide Naphthoquinone an der 2-Position eine Dipeptideinheit aufweisen, besitzen sie an der 3-Position entweder einen Nitril- oder Chloridsubstituenten. Zwar erfolgt bei beiden Derivaten die Inhibition {\"u}ber einen kovalent-reversiblen Mechanismus, jedoch verl{\"a}uft die Hemmung im Falle des Nitrilderivats erheblich effektiver. Die quantenchemischen Berechnungen eines vereinfachten Modells zeigen, dass die Cysteineinheit (HS-R) bevorzugt in einer exothermen und reversiblen Additionsreaktion an die elektronenarme C-C-Doppelbindung der Naphthoquinone anlagert. Dabei werden kleinere Reaktionsenergien f{\"u}r die Reaktion des Chlorderivats als f{\"u}r die Reaktion des Nitrilderivats erhalten. Durch die Ber{\"u}cksichtigung von Wasser in einem impliziten L{\"o}sungsmittelmodell kommt es bei fast allen Reaktionsprodukten zu einer Energiezunahme, die bei der Reaktion des Nitrilderivats st{\"a}rker ausf{\"a}llt als bei der Reaktion des Chlorderivats.},
  subject      = {Umgebungseinfluss},
  language  = {de}
}