@phdthesis{Mueck2016,
  author    = {M{\"u}ck, Felix Maximilian},
  title     = {Synthese, Struktur und Eigenschaften neuer Silicium(II)- und Silicium(IV)-Komplexe mit Guanidinato-Liganden},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-136377},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit stellt einen Beitrag zur Chemie Donor-stabilisierter Silylene mit Guanidinato-Liganden dar. Im Vordergrund standen die Synthese, Charakterisierung und Reaktivit{\"a}ts-Untersuchungen der beiden neuartigen Silicium(II)-Komplexe 23 und 24, die sterisch unterschiedlich anspruchsvolle Ligand-Systeme besitzen. Ein weiterer Schwerpunkt betrifft die Charakterisierung daraus resultierender tetra-, penta- und hexakoordinierter Silicium(II)- bzw. Silicium(IV)-Komplexe. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Donor-stabilisierten trikoordinierten Silylene 23 und 24, die neutralen tetrakoordinierten Silicium(II)-Komplexe 25·C4H8O und 26, die neutralen tetrakoordinierten Silicium(IV)-Komplexe 27-36, 38, 47-49 und 51, die neutralen penta-koordinierten Silicium(II)-Komplexe 39·0.5C6H5CH3, 40-42 und 46, die neutralen pentakoordinierten Silicium(IV)-Komplexe 18, 19, 37 und 56, die kationischen penta-koordinierten Silicium(IV)-Komplexe 52 und 53 sowie die neutralen hexakoordinierten Silicium(IV)-Komplexe 20, 55·0.5C6H5CH3, 57 und 58 erstmalig dargestellt. Die Charakterisierung dieser Verbindungen erfolgte durch Elementaranalysen (außer 33), NMR-Spektroskopie im Festk{\"o}rper (15N-, 29Si-, 31P- (nur 27) und 77Se-VACP/MAS-NMR (nur 32, 35, 50 und 53) sowie 11B- (nur 39·0.5C6H5CH3), 27Al- (nur 40 und 41) und 125Te-HPDec/MAS-NMR (nur 33, 36 und 51)) und in L{\"o}sung (außer 39, 40, 52 und 53; 1H-, 13C-, 27Al- (nur 41), 29Si-, 31P- (nur 27), 77Se- (nur 32, 35 und 50) und 125Te-NMR (nur 33, 36 und 51)) sowie durch Kristallstrukturanalysen. Synthese und Charakterisierung zweier neuartiger Donor-stabilisierter Mono- und Bis(guanidinato)silylene Die Donor-stabilisierten Silylene 23 und 24 wurden im Sinne einer reduktiven HCl-Eliminierung durch Umsetzung des pentakoordinierten Dichlorohydrido(guanidinato)-silicium(IV)- (18) bzw. hexakoordinierten Chlorohydridobis(guanidinato)silicium(IV)-Komplexes (20) mit Kaliumbis(trimethylsilyl)amid dargestellt. Die entsprechenden Vorstufen 18 und 20 wurden durch Umsetzung von Trichlorsilan mit einem Mol{\"a}quivalent Lithium-N,N´´-bis(2,6-diisopropylphenyl)-N´N´-dimethylguanidinat bzw. zwei Mol{\"a}quivalenten N,N´,N´,N´´-tetraisopropylguanidinat erhalten. Jegliche Versuche, das Donor-stabilisierte Silylen 22 durch Reduktion des entsprechenden pentakoordinierten Trichloro(guanidinato)-silicium(IV)-Komplexes 19 mit Alkalimetallen zu erhalten, schlugen fehl. Die Si-Koordinationspolyeder der pentakoordinierten Silicum(IV)-Komplexe 18 und 19 sind stark verzerrte trigonale Bipyramiden mit einem Chlor- und Stickstoff-Atom in den axialen Positionen. Das Si-Koordinationspolyeder von 20 ist ein stark verzerrter Oktaeder mit dem Chloro- und Hydrido-Liganden in cis-Stellung. Das Silicium-Atom der beiden Silylene 23 und 24 ist verzerrt pseudotetraedrisch von drei Stickstoff-Atomen sowie dem freien Elektronenpaar als vierten „Liganden" umgeben. Beide Verbindungen liegen sowohl im Festk{\"o}rper als auch in L{\"o}sung trikoordiniert vor (ein bidentater Guanidinato- und ein monodentater Amido-/Guanidinato-Ligand). Die Trikoordination von 24 in L{\"o}sung wurde auch durch quantenchemische Rechnungen best{\"a}tigt. Im Unterschied zu 24 ist das analoge Bis(amidinato)silylen 1 im Festk{\"o}rper trikoordiniert und in L{\"o}sung tetrakoordiniert. Reaktivit{\"a}tsstudien des Donor-stabilisierten Mono(guanidinato)silylens 23 Ausgehend von dem Silylen 23 wurden die tetrakoordinierten Silicium(II)-Komplexe 25 und 26, die tetrakoordinierten Silicium(IV)-Komplexe 27-36 und 38 sowie der pentakoordinierte Silicium(IV)-Komplex 37 dargestellt. Die Bildung dieser Produkte basiert auf Lewis-S{\"a}ure/Base- (25, 26) bzw. oxidativen Additionsreaktionen (27-38). Mit Ausnahme der Bildung von 25, 27 und 34-36 ist das typische Reaktivit{\"a}tsspektrum des Silylens 23 an zus{\"a}tzliche Reaktivit{\"a}tsfacetten gekoppelt: (i) eine {\"A}nderung des Koordinationsmodus von einem bidentat an ein Koordinationszentrum bindenden zu einem bidentat an zwei Koordinationsstellen bindenden Guanidinato-Liganden (26), (ii) eine 1,3-SiMe3-Verschiebung einer der beiden SiMe3-Gruppen des Amido-Liganden (28-33) oder (iii) eine nukleophile Reaktion einer der beiden Stickstoff-Ligand-Atome des Guanidinato-Liganden als Teil einer Umlagerungs-reaktion (38). Silylen 23 reagierte mit Zink(II)chlorid und Diethylzink unter Bildung der neutralen tetrakoordinierten Silicium(II)-Verbindungen 25 (isoliert als 25·C4H8O) bzw. 26 mit einer Silicium-Zink-Bindung. Hierbei reagiert 23 mit Zink(II)chlorid und Diethylzink im Sinne einer Lewis-S{\"a}ure/Base-Reaktion unter Bildung des Lewis-S{\"a}ure/Base-Adduktes 25 und - nach einer zus{\"a}tzlichen Umlagerung - Verbindung 26. Die Si-Koordinationspolyeder von 25·C4H8O und 26 im Kristall sind (stark) verzerrte Tetraeder, wobei im Falle von 25·C4H8O der Guanidinato-Ligand bidentat und bei 26 monodentat an das Silicium-Atom gebunden ist. Die tetrakoordinierten Silicium(IV)-Komplexe 27-36 und 38 sowie der pentakoordinierte Silicium(IV)-Komplex 37 wurden im Sinne einer oxidativen Additionsreaktion durch Umsetzung von 23 mit Diphenylphosphorylazid (→ 27), 2,4-Hexadiin (→ 28), 1,4-Diphenyl-butadiin (→ 29), Distickstoffmonoxid (→ 30), Diphenyldisulfid (→ 31), Diphenyldiselenid (→ 32), Diphenylditellurid (→ 33), Schwefel (→ 34), Selen (→ 35), Tellur (→ 36), Kohlenstoffdioxid (→ 37) bzw. Kohlenstoffdisulfid (→ 38) dargestellt. Verbindung 37 konnte außerdem durch Umsetzung von 30 mit Kohlenstoffdioxid synthetisiert werden. Die Reaktion von 23 mit Diphenylphosphorylazid verl{\"a}uft unter Eliminierung von Stickstoff und Bildung von Verbindung 27 mit einer Silicium-Stickstoff-Doppelbindung, wobei 27 als ein intramolekular Donor-stabilisiertes Silaimin beschrieben werden kann. Bei den Verbindungen 28 und 29 handelt es sich um Donor-stabilisierte Silaimine mit einer an das Silicium-Atom gebundenen dreifach substituierten Vinylgruppe. Es wird angenommen, dass 23 zun{\"a}chst mit einer der beiden C-C-Dreifachbindungen der Diine in einer [2+1]-Cycloaddition zu den entsprechenden Silacyclopropenen reagiert, welche danach zu 28 bzw. 29 umlagern. Hierbei wandert jeweils eine der beiden SiMe3-Gruppen in einer 1,3-Verschiebung vom Stickstoff-Atom des Amido-Liganden zum Kohlenstoff-Atom des intermedi{\"a}r gebildeten Silacyclopropenringes. Die Verbindungen 30-33 stellen die ersten thermisch stabilen Donor-stabilisierten Silaimine mit einem SiN3El-Ger{\"u}st dar (El = O, S, Se, Te). Es wird angenommen, dass bei der Reaktion von 23 mit Distickstoffmonoxid unter Eliminierung von Stickstoff, zun{\"a}chst ein tetrakoordinierter Silicium(IV)-Komplex mit einer Silicium-Sauerstoff-Doppelbindung gebildet wird, der dann im Sinne einer 1,3-SiMe3-Verschiebung vom Stickstoff- zum Sauerstoff-Atom zu Verbindung 30 umlagert. F{\"u}r die Bildung von 31-33 postuliert man zun{\"a}chst eine homolytische El-El-Bindungsaktivierung (El = S, Se, Te) der entsprechenden Diphenyldichalcogenide (Bildung von zwei Si-ElPh-Gruppen). Die anschließende 1,3-Verschiebung einer der beiden SiMe3-Gruppen des Amido-Liganden zu einem der beiden ElPh-Liganden f{\"u}hrt dann unter Abspaltung von Me3SiElPh zur Bildung von 31-33. Die Reaktion von 23 mit den elementaren Chalcogenen Schwefel, Selen und Tellur verl{\"a}uft ebenfalls im Sinne einer oxidativen Addition unter Bildung der Verbindungen 34-36 mit einer Silicium-Chalcogen-Doppelbindung. F{\"u}r die Bildung von 37 wird ein dreistufiger Mechanismus postuliert, wobei in einem ersten zweistufigen Schritt durch Reaktion von 23 mit einem Molek{\"u}l Kohlenstoffdioxid unter Eliminierung von Kohlenstoffmonoxid zun{\"a}chst Verbindung 30 als Zwischenstufe gebildet wird. Durch Addition eines zweiten Molek{\"u}ls Kohlenstoffdioxid an die Silicium-Stickstoff-Doppelbindung von 30 resultiert dann der pentakoordinierte Silicium(IV)-Komplex 37 mit einem N,O-chelatisierenden Carbamato-Liganden. Der postulierte Mechanismus wird von der Tatsache gest{\"u}tzt, dass 37 ebenfalls durch Umsetzung von 30 mit einem {\"U}berschuss an Kohlenstoffdioxid synthetisiert werden kann. Aus der Reaktion des Silylens 23 mit Kohlenstoffdisulfid resultiert die cyclische Verbindung 38. Die Si-Koordinationspolyeder von 27-36 im Kristall sind stark verzerrte Tetraeder mit einem bidentaten Guanidinato-, einem Amido- (nur 27 und 34-36) bzw. Imino-Liganden (nur 28-33) sowie einer Si-El-Einfachbindung (28, 29: El = C; 30: El = O; 31: El = S; 32: El = Se; 33: El = Te) bzw. Si-El-Doppelbindung (27: El = N, 34: El = S; 35: El = Se; 36: El = Te). Das Si-Koordinationspolyeder von 37 ist eine stark verzerrte trigonale Bipyramide, wobei sich das Sauerstoff-Atom des Carbamato-Liganden und ein Stickstoff-Atom des Guanidinato-Liganden in den axialen Positionen befinden. Das Si-Koordinationspolyeder von 38 l{\"a}sst sich als verzerrtes Tetraeder beschreiben. Reaktivit{\"a}tsstudien des Donor-stabilisierten Bis(guanidinato)silylens 24 Silylen 24 reagiert mit den Lewis-S{\"a}uren Triphenylboran, Triphenylalan und Zink(II)chlorid unter Bildung der entsprechenden pentakoordinierten Silicium(II)-Komplexe 39, 40 und 42, welche eine Silicium-Bor-, Silicium-Aluminium- bzw. Silicium-Zink-Bindung besitzen. Silylen 24 reagiert hierbei als Lewis-Base unter Ausbildung von Lewis-S{\"a}ure/Base-Addukten. Die Si-Koordinationspolyeder von 39, 40 und 42 im Kristall sind stark verzerrte trigonale Bipyramiden, wobei sich das Bor-, Aluminium- und Zink-Atom jeweils in einer {\"a}quatorialen Position befindet. Aus NMR-spektroskopischen Untersuchungen geht hervor, dass die Silicium-Zink-Verbindung 42 auch in L{\"o}sung stabil ist, w{\"a}hrend die Silicium-Bor- und Silicium-Aluminium-Verbindung 39 bzw. 40 in L{\"o}sung nicht stabil sind. Beide Komplexe dissoziieren quantitativ zu 24 und ElPh3 (El = B, Al). Die Bis(guanidinato)silicium(II)-Komplexe 39 und 40 besitzen {\"a}hnliche Strukturen wie ihre Bis(amidinato)-Analoga 3 und 41, die jeweiligen Amidinato/Guanidinato-Analoga 3/39 bzw. 41/40 unterscheiden sich aber signifikant in ihrer chemischen Stabilit{\"a}t in L{\"o}sung. Da 39 und 40 in L{\"o}sung auch bei tieferer Temperatur (T = -20 °C) dissoziiert vorliegen und die entsprechenden Amidinato-Analoga 3 und 41 selbst bei h{\"o}herer Temperatur (T = 70 °C) noch stabil sind, wird vermutet, dass das Bis(amidinato)silylen 1 bessere σ-Donor-Eigenschaften besitzt und somit eine st{\"a}rkere Lewis-Base im Vergleich zum Bis(guanidinato)silylen 24 ist. Des Weiteren reagiert Silylen 24 als ein Nukleophil mit den {\"U}bergangsmetallcarbonyl-verbindungen [M(CO)6] (M = Cr, Mo, W) und [Fe(CO)5] unter Bildung der entsprechenden tetrakoordinierten Silicium(II)-Komplexe 43-45 bzw. des pentakoordinierten Silicium(II)-Komplexes 46. Die Si-Koordinationspolyeder der spirocyclischen Silicium(II)-Verbindungen 43-45 im Kristall sind stark verzerrte Tetraeder, wobei jeweils ein Guanidinato-Ligand bidentat an das Silicium-Atom bindet und der andere Guanidinato-Ligand das Silicium- mit dem Metall-Atom verbr{\"u}ckt. Die beiden Si-Koordinationspolyeder von 46 sind stark verzerrte trigonale Bipyramiden mit dem Eisen-Atom in einer {\"a}quatorialen Position. Beim Vergleich der Bis(guanidinato)silicium(II)-Komplexe 43-46 mit den jeweiligen Amidinato-Analoga 4-7 f{\"a}llt auf, dass sich lediglich die Eisen-Verbindungen 7 und 46 entsprechen. Die Umsetzung des Bis(amidinato)silylens 1 mit [M(CO)6] (M = Cr, Mo, W) f{\"u}hrt dagegen im Sinne einer nukleophilen Substitution eines Carbonyl-Liganden zu den pentakoordinierten Silicium(II)-Komplexen 4-6, w{\"a}hrend die analoge Umsetzung des Bis(guanidinato)silylens 24 zur Substitution von zwei CO-Liganden f{\"u}hrt und sich die tetrakoordinierten Silicium(II)-Verbindungen 43-45 mit einem verbr{\"u}ckenden Guanidinato-Liganden bilden. Die tetrakoordinierten Silicium(IV)-Komplexe 47-51 wurden im Sinne einer oxidativen Additionsreaktion durch Umsetzung von Silylen 24 mit Azidotrimethylsilan (→ 47), Distickstoffmonoxid (→ 48), Schwefel (→ 49), Selen (→ 50) bzw. Tellur (→ 51) dargestellt. Die Bildung von 47 und 48 wird dabei von einer Stickstoff-Eliminierung begleitet. Die Si-Koordinationspolyeder von 47-51 im Kristall sind stark verzerrte Tetraeder. Der zweikernige Komplex 48 besitzt jeweils zwei Silicium-gebundene monodentate Guanidinato-Liganden sowie einen Si2O2-Ring. Die Verbindungen 47 und 49-51 sind die ersten tetrakoordinierten Bis(guanidinato)silicium(IV)-Komplexe mit einer Silicium-Stickstoff- bzw. Silicium=Chalcogen-Doppelbindung (S, Se, Te). Am Beispiel der Verbindungen 47-51 wird erneut die unterschiedliche Reaktivit{\"a}t der Amidinato/Guanidinato-analogen Silylene 1 (im Festk{\"o}rper tri- und in L{\"o}sung tetrakoordiniert) und 24 (sowohl in L{\"o}sung als auch im Festk{\"o}rper trikoordiniert) deutlich. Interessanterweise f{\"u}hren die oxidativen Additionsreaktionen der Amidinato/Guanidinato-Analoga 1 und 24 mit Azidotrimethylsilan, Distickstoffmonoxid, Schwefel, Selen und Tellur zu Produkten mit unterschiedlichen Koordinationszahlen des Silicium-Atoms. Die Verbindungen 8 und 10-12 repr{\"a}sentieren hierbei pentakoordinierte Silicium(IV)-Komplexe mit zwei bidentaten Amidinato-Liganden, wohingegen es sich bei den entsprechenden Analoga 47 und 49-51 um tetrakoordinierte Silicium(IV)-Komplexe mit einem monodentaten und einem bidentaten Guanidinato-Liganden handelt. Zugleich stellt 9 einen dinuklearen pentakoordinierten Silicium(IV)-Komplex mit jeweils einem monodentaten und einem bidentaten Amidinato-Liganden dar, w{\"a}hrend der zweikernige tetrakoordinierte Komplex 48 jeweils zwei monodentate Guanidinato-Liganden tr{\"a}gt. Ebenfalls im Sinne einer oxidativen Additionsreaktion wurden die kationischen penta-koordinierten Silicium(IV)-Komplexe 52 und 53 durch die Umsetzung von Silylen 24 mit Diphenyldisulfid (→ 52) bzw. Diphenyldiselenid (→ 53) dargestellt. Die Si-Koordinationspolyeder von 52 und 53 sind stark verzerrte trigonale Bipyramiden, wobei sich das Schwefel- bzw. Selen-Atom jeweils in einer {\"a}quatorialen Position befindet. Die Reaktion des Bis(guanidinato)silylens 24 mit Diphenyldisulfid und Diphenyldiselenid verl{\"a}uft formal unter heterolytischer Aktivierung einer Chalcogen-Chalcogen-Bindung und f{\"u}hrt zur Bildung der kationischen pentakoordinierten Silicium(IV)-Komplexe 52 und 53. Im Gegensatz dazu f{\"u}hrt die Reaktion des analogen Bis(amidinato)silylens 1 mit Diphenyldiselenid unter homolytischer Se-Se-Bindungsaktivierung zu der neutralen hexakoordinierten Silicium(IV)-Verbindung 13. Des Weiteren wurde die Reaktivit{\"a}t des Silylens 24 gegen{\"u}ber kleinen Molek{\"u}len untersucht. Die hexakoordinierten Silicium(IV)-Komplexe 55, 57 und 58 sowie der pentakoordinierte Silicium(IV)-Komplex 56 wurden im Sinne einer oxidativen Additionsreaktion durch Umsetzung von 24 mit einem {\"U}berschuss an Kohlenstoffdioxid (→ 55; isoliert als 55·C6H5CH3), einer {\"a}quimolaren Menge an Kohlenstoffdisulfid (→ 56), einer st{\"o}chio-metrischen Menge an Schwefeldioxid (→ 57) bzw. einem sehr großen {\"U}berschuss an Schwefeldioxid (welches auch als Solvens diente; → 58) dargestellt. Verbindung 58 wurde als ein Cokristallisat der Isomere cis-58 und trans-58 isoliert, die sich hinsichtlich der relativen Anordnung der beiden exocyclischen Sauerstoff-Atome voneinander unterscheiden. Die Si-Koordinationspolyeder von 55·C6H5CH3, 57 und 58 im Kristall sind stark verzerrte Oktaeder. Die Sauerstoff-Ligand-Atome der bidentaten O,O´-chelatisierenden Carbonato- (55), Sulfito- (57) und Dithionito-Liganden (58) stehen jeweils in cis-Position zueinander. Verbindung 58 ist die zweite strukturell charakterisierte Silicium-Verbindung mit einem bidentat O,O´-chelatisierenden Dithionito-Liganden, und die Verbindungen 55, 57 und 58 repr{\"a}sentieren sehr seltene Beispiele f{\"u}r Hauptgruppenelement-Verbindungen mit einem O,O´-chelatisierenden Carbonato-, Sulfito- und Dithionito-Liganden. Der Komplex 57 und sein Amidinato-Analogon 16 repr{\"a}sentieren zwei von drei Hauptgruppenelement-Verbindungen mit einem O,O´-chelatisierenden Sulfito-Liganden. Die Komplexe 55 und 58 stellen zusammen mit ihren Amidinato-Analoga 14 und 17 die einzigen bekannten Verbindungen mit einem O,O´-chelatisierenden Carbonato- bzw. nicht verbr{\"u}ckenden Dithionito-Liganden dar. Die Bildung von 55, 57 und 58 ist eines der wenigen Beispiele f{\"u}r Reaktionen der Amidinato/Guanidinato-analogen Silylene 1 und 24, die zu Struktur-analogen Produkten f{\"u}hren (Amidinato/Guanidinato-Analoga 14/55, 16/57 und 17/58), w{\"a}hrend in der Mehrzahl der F{\"a}lle unterschiedliche Reaktionsprofile beobachtet wurden. Das Si-Koordinationspolyeder von 56 ist eine stark verzerrte trigonale Bipyramide, mit dem Kohlenstoff-Ligand-Atom in einer {\"a}quatorialen Position. Der pentakoordinierte Silicium(IV)-Komplex 56 repr{\"a}sentiert mit seinem {\"u}ber das Kohlenstoff-Atom bindenden CS22--Liganden eine bisher einzigartige Koordinationsform in der Siliciumchemie, und die Bildung von 56 ist ein weiteres Beispiel f{\"u}r das unterschiedliche Reaktionsprofil der Amidinato/Guanidinato-analogen Silylene 1 und 24. Das Bis(amidinato)silylen 1 reagiert mit Kohlenstoffdisulfid zu dem hexakoordinierten Silicium(IV)-Komplex 15 mit einem S,S´-chelatisierenden Trithiocarbamato-Liganden und unterscheidet sich damit von seinem Guanidinato-Analogon sowohl in der Silicium-Koordinationszahl als auch in der Bindungsform.},
  subject      = {Siliciumkomplexe},
  language  = {de}
}