@phdthesis{Ferkinghoff2015,
  author    = {Ferkinghoff, Katharina},
  title     = {Reaktivit{\"a}tsstudien an Metalloborylenkomplexen und Eisen-substituierten Borirenen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-118850},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {D) Zusammenfassung Im Rahmen der vorgestellten Doktorarbeit wurde die Reaktivit{\"a}t des Metalloborylenkomplexes [{(η5-C5Me5)Fe(CO)2}(μ-B){Cr(CO)5}] (43) gegen{\"u}ber weiterer {\"U}bergangsmetallfragmente, verschiedener Mono- bzw. Dialkine sowie unterschiedlicher Isonitrile untersucht. Mittels spektroskopischer und struktureller Befunde der dabei synthetisierten Verbindungen konnten bekannte Sachverhalte best{\"a}tigt und neue Erkenntnisse {\"u}ber die Metall-Bor-Bindung erhalten werden. Der Boridokomplex [{(η5-C5Me5)Fe(CO)2}(μ-B){W(CO)5}] (73) konnte auf dem klassischen Weg einer doppelten Salzeliminierungsreaktion des Dichloroborylkomplexes 11 und dem Metallcarbonylat Na2[W(CO)5] in einer Ausbeute von 46\% dargestellt werden (Abbildung 96). Abbildung 96: Synthese des Boridokomplexes 73. Verbindung 73 weist die f{\"u}r terminale Borylenkomplexe charakteristische, lineare FeBW Einheit sowie ein extrem tieffeldverschobenes 11B{1H}-NMR-Signal auf. Es gelang ebenfalls, die Metalloborylen-Einheit {(η5-C5Me5)Fe(CO)2(B:)} aus 43 auf ein weiteres {\"U}bergangsmetall-Fragment zu {\"u}bertragen. Dieser intermetallische Transfer bietet neben der klassischen Salzeliminierungsreaktion einen neuen Syntheseweg f{\"u}r Boridokomplexe. Die Umsetzung von 43 mit dem {\"U}bergangsmetallkomplex [(η5 C5H5)(H)W(CO)3] resultiert in 52\%-iger Ausbeute in der Bildung des Hydrid-verbr{\"u}ckten Boridokomplexes [{(η5-C5Me5)(CO)2Fe}(µ-B)(µ-H){CpW(CO)2}] (74) (Abbildung 97). R{\"o}ntgenkristallographische Untersuchungen sowie NMR-spektroskopische Daten belegen die verbr{\"u}ckende Position des Hydridoliganden {\"u}ber die W-B-Bindung der linearen FeBW Einheit. Abbildung 97: Synthese des hydrid-verbr{\"u}ckten Boridokomplexes 74. Aus den Umsetzungen der Hydrid-verbr{\"u}ckten Boridokomplexe [{(η5-C5Me5)(CO)2Fe} (µ B)(µ-H){CpM(CO)2}] (M = W (74), Mo (75)) mit einem {\"A}quivalent des Metall-basischen Platin-(0)-Komplexes [Pt(PCy3)2] konnten die Trimetallo-Boridokomplexe 76 und 77 in Ausbeuten von 27\% und 33\% isoliert und vollst{\"a}ndig charakterisiert werden (Abbildung 98). Sie weisen die f{\"u}r Metall-basenstabilisierten Boridokomplexe typische T-f{\"o}rmige Struktur mit einem verbr{\"u}ckenden Hydridoliganden zwischen der M-Pt-Bindung sowie einer verbr{\"u}ckenden Carbonylgruppe zwischen der Fe-Pt-Bindung auf. Des Weiteren zeigte sich, dass in beiden Verbindungen die M-B-Bindungsabst{\"a}nde vergleichbar mit denen anderer Boridokomplexe sind, die Pt-B-Bindungsabst{\"a}nde jedoch gegen{\"u}ber Platin-Borylkomplexen deutlich verl{\"a}ngert sind. Dieser Befund wurde bereits f{\"u}r andere Metall-Basen-Addukte beschrieben. Mit einem weiteren Metallbasen-Fragment gelang es die noch freie Koordinationsstelle am Bor-Zentrum zu besetzen. Hierzu wurden die Verbindungen 76 und 77 mit einem zweiten {\"A}quivalent des niedervalenten Metallkomplexes [Pt(PCy3)2] umgesetzt (Abbildung 98). Folglich konnten die tetranuklearen Komplexe 78 und 79 in Ausbeuten von 44\% und 30\% isoliert werden. Die 1H-NMR-Kopplungsschemata des Hydridoliganden best{\"a}tigen seine verbr{\"u}ckende Position zwischen dem Metall (Wolfram, Molybd{\"a}n) und Platin. Obwohl die Festk{\"o}rperstruktur von 79 zwei unterschiedliche {Pt(PCy3)}-Fragmente aufweist, zeigt das 31P{1H}-NMR-Spektrum in L{\"o}sung nur ein Signal. Somit liegt bei Raumtemperatur in L{\"o}sung eine Fluktuation der verbr{\"u}ckenden Carbonylgruppe sowie des Hydridoliganden vor. Entgegen den Erwartungen nimmt Verbindung 79 eine stark gekippte Anordnung ein und nicht, wie die meisten bekannten Tetrametallo-Boridokomplexe eine quadratisch-planare Koordination (Anti-van`t Hoff-Le Bel-Verbindungen). Abbildung 98: Reaktivit{\"a}t des hydrid-verbr{\"u}ckten Boridokomplexes 74 gegen{\"u}ber [Pt(PCy3)2]. Des Weiteren gelang es die Metalloborylen-Einheit {(η5-C5Me5)Fe(CO)2(B:)} aus 43 auf einige unterschiedlich substituierte Alkine zu {\"u}bertragen und die Verbindungsklasse der bislang erst zwei bekannten Eisen-substituierten Borirene auf die Verbindungen 81-86 zu erweitern, welche in Ausbeuten von 24-61\% isoliert werden konnten (Abbildung 99). Abbildung 99: Synthese der Ferroborirene 81-86. Das charakteristische Strukturmerkmal dieser Verbindungsklasse stellt der dreigliedrige Boracyclus dar, dessen Verk{\"u}rzung der BC bzw. Verl{\"a}ngerung der C-C-Bindungen gegen{\"u}ber B-C-Einfach- bzw. C=C Doppelbindungen auf eine Delokalisierung der π Elektronen {\"u}ber ein bindendes Molek{\"u}lorbital bestehend aus den p-Orbitalen der Ring-Atome hindeuten. Durch den thermisch induzierten Borylentransfer und drastische Reaktionsbedingungen gelang es erstmals, ein Ferro(bis)boriren (87) vollst{\"a}ndig zu charakterisieren. Die Umsetzung von 43 mit verschiedenen Dialkinen f{\"u}hrte zur Bildung der Ferro(bis)borirene 87 89 (Abbildung 100). Abbildung 100: Synthese der Ferro(bis)borirene 87-89. Aufgrund der Verk{\"u}rzung der C-C-Einfachbindung zwischen den beiden Dreiringen (1.411(3) {\AA}) kann in dem Ferro(bis)boriren 87 von einer Delokalisation der π Elektronen {\"u}ber beide Boracyclen hinweg ausgegangen werden. Zahlreiche Versuche zur Spaltung der Fe-B-Bindung des Ferroborirens 63 mit H2, Br2 oder HCl, um Zugang zu Borirene mit ver{\"a}nderten Eigenschaften zu erhalten, waren nicht erfolgreich. Auch einige Quarternisierungsversuche des Ferroborirens 63 mit den weniger basischen Pyridinderivaten (3,5-Lutidin, 4 Picolin, 4-(Dimethylamino)-pyridin) waren nicht erfolgreich. Die Reaktionskontrolle mittels 11B{1H} NMR-Spektroskopie zeigte immer nur das Eduktsignal bei δ = 63.4 ppm. Sowohl nach dem Erhitzen f{\"u}r mehrere Stunden auf 80 °C sowie durch Abk{\"u}hlen der Reaktionsl{\"o}sung war keine Reaktion zu erkennen. Die Umsetzung von 63 mit einem cyclischen Alkylaminocarben lieferte ebenfalls keine Reaktion. Weitere Untersuchungen zur Reaktivit{\"a}t von 63 ergaben, dass es durch die Umsetzung von 63 mit zwei {\"A}quivalenten eines N-heterocyclischen Carbens zu einer heterolytischen FeB Bindungsspaltung unter Bildung der Boroniumionen 90-92 kommt (Abbildung 101). Auf diese Weise konnte das erste Borironium-Salz eines Borirens erhalten werden. Abbildung 101: Synthese der Boroniumionen 90-92. Durch die Quarternisierung des Boratoms ist in den Borironiumionen eine Delokalisierung der zwei π Elektronen {\"u}ber ein bindendes Molek{\"u}lorbital bestehend aus den p-Orbitalen der Ring-Atome nicht mehr m{\"o}glich, dies spiegelt sich in der Verl{\"a}ngerung der BC- sowie Verk{\"u}rzung der C-C-Bindungen im Vergleich zur Ausgangsverbindung wieder. Ein weiteres Projekt dieser Arbeit umfasste Untersuchungen zur Reaktivit{\"a}t von Manganborylkomplexen gegen{\"u}ber Isonitrilen. Es zeigte sich, dass durch Umsetzung des Mangan(dibromboryl)komplexes (94) mit Cyclohexyl- bzw. tert-Butylisonirtil die Lewis S{\"a}ure-Base-Addukte 95 und 96 gebildet werden. Abbildung 102: Synthese der Lewis-S{\"a}ure-Base-Addukte 95und 96. Im Gegensatz hierzu kommt es bei der Umsetzung des Phosphan-substituierten Manganborylkomplexes 98 mit Cyclohexyl- bzw. tert-Butylisonirtil zu keiner Adduktbildung, sondern zu einer Insertion zweier Isonitrile in die MnB Bindung unter Bildung eines carbenartigen Mangankomplexes und einem viergliedrigen Ring bestehend aus dem Kohlenstoff- und dem Stickstoffatom eines Isonitrils, dem Kohlenstoffatom des zweiten Isonitrils sowie dem Boratom der {BCl2}-Gruppe. Des Weiteren wurden zwei Carbonylgruppen durch Isonitrile ausgetauscht (Abbildung 103). Abbildung 103: Synthese der Isonitrilinsertionskomplexe 99 und 100. Das letzte Projekt dieser Arbeit umfasste die Untersuchung der Reaktivit{\"a}t von 43 gegen{\"u}ber Isonitrilen. W{\"a}hrend die Umsetzung des Boridokomplexes 43 mit tert-Butyl- bzw. Mesitylisonitril keine selektive Reaktion lieferte, f{\"u}hrte die Umsetzung von 43 mit drei {\"A}quivalenten Cyclohexylisonitril zu einer Insertion der Isonitrile in beide MB-Bindungen und somit zur Bildung der [2.3] Spiro-Verbindung 103. Da der Metalloborylenkomplex 43 formal eine Eisenboryl- und eine Chromborylen-Funktionalit{\"a}t aufweist, werden dementsprechend in dieser Reaktion zwei unterschiedliche Reaktivit{\"a}ten in einem Molek{\"u}l vereinigt. Diese sind zum einen vergleichbar zu der des Eisen(dichlorboryl)komplexes 11 und zum anderen zu der des Chrom(aminoborylen)komplexes 17. Abbildung 104: Synthese der [2,3]-Spiroverbindung 103. Bei der Umsetzung von 43 mit Supermesitylisonitril konnte anhand geeigneter Kristalle f{\"u}r die R{\"o}ntgenstrukturanalyse das Chrom-Spaltungsprodukt [(OC)4(Mes*NC)2Cr] (109) erhalten werden. Dieser Befund sowie quantenchemische Rechnungen sprechen f{\"u}r die Bildung von 115 (Abbildung 105). Abbildung 105: Umsetzung von 43 mit Mes*NC. In den Untersuchungen zu der Isonitril-insertierten [2.3] Spiro-Verbindung 103 konnte zum einen die Reversibilit{\"a}t der Isonitrilinsertion in die FeB-Bindung durch Umsetzung mit der starken Lewis-S{\"a}ure Tris(pentafluorphenyl)boran unter der Bildung des Lewis-S{\"a}ure-Base-Addukts (C5F5)3B-CNtBu vermutet werden. Weitere Reaktivit{\"a}tsuntersuchungen zu 103 zeigen, dass durch die HCl-Addition an die NB Bindung des dreigliedrigen Rings der Eisencarbenkomplex 118 gebildet wird (Abbildung 106). Dieser Befund deutet darauf hin, dass es sich bei der B-N-Bindung in 103 eher um eine dative N→B-Wechselwirkung handelt und diese somit leichter gespalten werden kann als die B-C-Einfachbindung des dreigliedrigen Rings. Abbildung 106: Synthese der Verbindung 118.},
  subject      = {Borylene},
  language  = {de}
}