TY  - THES
A1  - Wachtler, Stefan
T1  - Synthese und Charakterisierung von funktionalisierten Nanodiamantmaterialien für biomedizinische Anwendungen
T1  - Synthesis and characterization of functionalized nanodiamond particles for biomedical applications
N2  - In dieser Arbeit ist die Synthese von funktionalisiertem Nanodiamant mit bioaktiven Substanzen, welche vor allem als Wirkstofftransporter eingesetzt werden sollen, beschrieben. Dazu werden zum einen bereits bekannte Anbindungsmöglichkeiten an Nanodiamant, wie zum Beispiel die Klick-Reaktion, sowie die Ausbildung von Amidbrücken verwendet. Zum anderen werden neuartige Funktionalisierungsmöglichkeiten wie Protein Ligation und Thioharnstoffbrücken verwendet und somit das Repertoire an bekannten Anbindungsreaktion erweitert.
Des weiteren wurde ein multifunktionales Nanodiamantsystem synthetisiert. Dieses ist in der Lage, zwei verschiedene Moleküle auf einem Partikel zu immobilisieren.  Die verwendeten Methoden ermöglichen die Anbindung verschiedener Substanzen aus unterschiedlichen Molekülgruppen an Nanodiamanten und sind somit universell einsetzbar.
N2  - Because of its unique physical and chemical properties, nanodiamond can be used in a variety of scientific fields, such as in medical and biological research. In this thesis, new ways to covalently bind substances to the nanodiamond surface have been explored, which also can be used in biological systems. ...
KW  - Synthesediamant
KW  - Funktionalisierung <Chemie>
KW  - Fluoreszenz
KW  - Krebs <Medizin>
KW  - nanodiamond
KW  - Nanodiamant
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-210757
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sieck, Carolin
T1  - Synthesis and Photophysical Properties of Luminescent Rhodacyclopentadienes and Rhodium 2,2'-Biphenyl Complexes
T1  - Synthese und photophysikalische Eigenschaften von lumineszierenden Rhodacyclopentadienen und Rhodium 2,2'-Biphenyl Komplexen
N2  - The photochemistry and photophysics of transition metal complexes are of great interest, since such materials can be exploited for a wide range of applications such as in photocatalysis, sensing and imaging, multiphoton-absorption materials and the fabrication of OLEDs. A full understanding of the excited state behavior of transition metal compounds is therefore important for the design of new materials for the applications mentioned above. In principle, the luminescence properties of this class of compounds can be tuned by changing the metal or subtle changes in the ligand environment. 
Furthermore, transition-metal complexes continue to play a major role in modern synthetic chemistry. In particular, they can realize selective transformations that would either be difficult or impossible by conventional organic chemistry. For example, they enable the efficient and selective formation of carbon–carbon bonds. One famous example of these types of transformations are metal-catalyzed cyclization reactions. Herein, metallacyclopentadiene complexes are considered as key intermediates in a number of metal-mediated or -catalyzed cyclization reactions, i.e. the [2+2+2] cyclotrimerization of alkynes. Recent research has focused on the synthesis and characterization of these metallacyclic intermediates such as MC4 ring systems. Metallacyclopentadienes are structurally related to main group EC4 systems such as boroles, siloles, thiophenes and phospholes. Overall, this group of compounds (EC4 analogues) is well known and has attracted significant attention due to their electron-transport and optical properties. Unlike transition metal analogues, however, these EC4 systems show no phosphorescence, which is due to inefficient SOC compared to 2nd and 3rd row transition metals, which promoted us to explore the phosphorescence potential of metallacyclopentadienes. 
In 2001, Marder et al. developed a one-pot high-yield synthesis of luminescent 2,5 bis(arylethynyl)rhodacyclopentadienes by reductive coupling of 1,4-diarylbuta-1,3-diynes at a suitable rhodium(I) precursor. Over the past years, a variety of ligands (e.g. TMSA, S,S’ diethyldithiocarbamate, etc.) and 1,4-bis(p-R-phenyl)-1,3-butadiynes or linked , bis(p-R-arylethynyl)alkanes (R = electron withdrawing or donating groups) were investigated and always provided a selective formation of 2,5 bis(arylethynyl)rhodacyclopentadienes, which were reported to be fluorescent despite presence of the heavy atom. To examine the influence of the ligand sphere around the rhodium center on the intersystem-crossing (ISC) processes in the above-mentioned fluorescent rhodacyclopentadienes and to increase the metal character in the frontier orbitals by destabilizing the Rh filled d-orbitals, a -electron donating group was introduced, namely acetylacetonato (acac). Interestingly, in 2010 Tay reacted [Rh(κ2-O,O-acac)(PMe3)2] with ,-bis(p-R-arylbutadiynyl)alkanes and observed not only the fluorescent 2,5 bis(arylethynyl)rhodacyclopentadienes, but also rhodium 2,2’-bph complexes as products, which were reported to be phosphorescent in preliminary photophysical studies.
In this work, the reaction behavior of [Rh(κ2-O,O-acac)(L)2] (L = PMe3, P(p-tolyl)3) with different ,-bis(p-R-arylbutadiynyl)alkanes was established. Furthermore, the separation of the two isomers 2,5-bis(arylethynyl)rhodacyclopentadienes (A) and rhodium 2,2’-bph complexes (B), and the photophysical properties of those were explored in order to clarify their fundamentally different excited state behaviors. 
Reactions of [Rh(κ2-O,O-acac)(P(p-tolyl3)2)] with ,-bis(arylbutadiynyl)alkanes gives exclusively weakly fluorescent 2,5-bis(arylethynyl)rhodacyclopentadienes. Changing the phosphine ligands to PMe3, reactions of [Rh(κ2-O,O-acac)(PMe3)2] and , bis(arylbutadiynyl)alkanes afford two isomeric types of MC4 metallacycles with very different photophysical properties, as mentioned before. 
 
As a result of a normal [2+2] reductive coupling at rhodium, 2,5 bis(arylethynyl)rhodacyclopentadienes (A) are formed, which display intense fluorescence. Rhodium 2,2’-bph complexes (B), which show phosphorescence, have been isolated as a second isomer originating from an unusual [4+2] cycloaddition reaction and a subsequent -H-shift. Control of the isomer distribution, of 2,5-bis(arylethynyl)rhodacyclopentadienes (A) and rhodium biphenyl complexes (B), is achieved by modification of the linked , bis(arylbutadiynyl)alkane. 
Changing the linker length from four CH2 to three CH2 groups, dramatically favors the formation of the rhodium biphenyl isomer B, providing a fundamentally new route to access photoactive metal biphenyl compounds in good yields. This is very exciting as the photophysical properties of only a limited number of bph complexes of Ir, Pd and Pt had been explored. The lack of photophysical reports in the literature is presumably due to the limited synthetic access to various substituted 2,2’-bph transition metal complexes. 
On the other hand, as the reaction of [Rh(κ2-O,O-acac)(P(p-tolyl)3)2] with , bis(arylbutadiynyl)alkanes provides a selective reaction to give weakly fluorescent 2,5 bis(arylethynyl)rhodacyclopentadiene complexes with P(p-tolyl)3 as phosphine ligands, a different synthetic access to 2,5-bis(arylethynyl)rhodacyclopentadiene complexes with PMe3 as phosphine ligands was developed, preventing the time-consuming separation of the isomers. The weak rhodium-phosphorus bonds of 2,5-bis(arylethynyl)rhodacyclopentadiene complexes bearing P(p tolyl)3 as phosphine ligands, relative to those of related PMe3 complexes, allowed for facile ligand exchange reactions. In the presence of an excess of PMe3, a stepwise reaction was observed, giving first the mono-substituted, mixed-phosphine rhodacyclopentadiene intermediates and, subsequently, full conversion to the highly fluorescent 2,5 bis(arylethynyl)-rhodacyclopentadienes bearing only PMe3 ligands (by increasing the reaction temperature). 
 
With spectroscopically pure 2,5-bis(arylethynyl)rhodacyclopentadiene complexes A (bearing PMe3 as phosphine ligands) and rhodium 2,2-bph complexes B in hand, photophysical studies were conducted. The 2,5-bis(arylethynyl)rhodacyclopentadienes (A) are highly fluorescent with high quantum yields up to 54% and very short lifetimes (τ = 0.2 – 2.5 ns) in solution at room temperature. Even at 77 K in glass matrices, no additional phosphorescence is observed which is in line with previous observations made by Steffen et al., who showed that SOC mediated by the heavy metal atom in 2,5-bis(arylethynyl)rhodacyclopentadienes and 2,5 bis(arylethynyl)iridacyclopentadienes is negligible. The origin of this fluorescence lies in the pure intra-ligand (IL) nature of the excited states S1 and T1. The HOMO and the LUMO are nearly pure  and * ligand orbitals, respectively, and the HOMO is energetically well separated from the filled rhodium d orbitals. The absence of phosphorescence in transition metal complexes due to mainly IL character of the excited states is not unusual, even for heavier homologues than rhodium with greater SOC, resulting in residual S1 emission (fluorescence) despite ISC S1→Tn being sufficiently fast for population of T1 states. However, there are very few complexes that exhibit fluorescence with the efficiency displayed by our rhodacyclopentadienes, which involves exceptionally slow S1→Tn ISC on the timescale of nanoseconds rather than a few picoseconds or faster. 
In stark contrast, the 2,2’-bph rhodium complexes B are exclusively phosphorescent, as expected for 2nd-row transition metal complexes, and show long-lived (hundreds of s) phosphorescence (Ф = 0.01 – 0.33) at room temperature in solution. As no fluorescence is detected even at low temperature, it can be assumed that S1→Tn ISC must be faster than both fluorescence and non-radiative decay from the S1 state. This contrasts with the behavior of the isomeric 2,5-bis(arylethynyl)rhodacyclopentadienes for which unusually slow ISC occurs on a timescale that is competitive with fluorescence (vide supra). The very small values for the radiative rate constants, however, indicate that the nature of the T1 state is purely 3IL with weak SOC mediated by the Rh atom. The phosphorescence efficiency of these complexes in solution at room temperature is even more impressive, as non-radiative coupling of the excited state with the ground state typically inhibits phosphorescence. Instead, the rigidity of the organic -system allows the ligand-based excited triplet state to exist in solution for up to 646 s and to emit with high quantum yields for biphenyl complexes. The exceptionally long lifetimes and small radiative rate constants of the rhodium biphenyl complexes are presumably a result of the large conjugated -system of the organic ligand. According to TD DFT studies, the T1 state involves charge-transfer from the biphenyl ligand into the arylethynyl moiety away from the rhodium atom. This reduces the SOC of the metal center that would be necessary for fast phosphorescence. These results show that the π-chromophoric ligand can gain control over the photophysical excited state behavior to such an extent that even heavy transition metal atoms like rhodium participate in increasing the fluorescence such as main-group analogues do. Furthermore, in the 2,2’-bph rhodium complexes, the rigidity of the organic -system allows the ligand-based excited triplet state to exist in solution for up to hundreds of s and to emit with exceptional quantum yields. 
Therefore, investigations of the influence of the ligand sphere around the rhodium center have been made to modify the photophysical properties and furthermore to explore the reaction behavior of these rhodium complexes. Bearing in mind that the P(p-tolyl)3 ligands can easily be replaced by the stronger -donating PMe3 ligands, ligand exchange reactions with N heterocyclic carbenes (NHCs) as even stronger -donors was investigated. Addition of two equivalents of NHCs at room temperature led to the release of one equivalent of P(p-tolyl3) and formation of the mono-substituted NHC rhodium complex. The reaction of isolated mono-NHC complex with another equivalent of NHC at room temperature did not result in the exchange of the second phosphine ligand. Moderate heating of the reaction to 60 °C, however, resulted in the formation of tetra-substituted NHC rhodium complex [Rh(nPr2Im)4]+[acac]-. To circumvent the loss of the other ligands in the experiments described above, a different approach was investigated to access rhodacyclopentadienes with NHC instead of phosphine ligands. 
 
Reaction of the bis-NHC complex [Rh(κ2-O,O-acac)(nPr2Im)2] with , bis(arylbutadiynyl)alkanes at room temperature resulted 2,5-bis(arylethynyl)-rhodacyclopentadienes with the NHC ligands being cis or trans to each other as indicated by NMR spectroscopic measurements and single-crystal X-ray diffraction analysis. Isolation of clean material and a fundamental photophysical study could not be finished for reasons of time within the scope of this work. 
Furthermore, shortening of the well conjugated -system of the chromophoric ligand (changing from tetraynes to diynes) was another strategy to examine the reaction behavior of theses ligands with rhodium(I) complexes and to modify the excited state behavior of the formed rhodacyclopentadienes. The reaction of [Rh(κ2-O,O-acac)(PMe3)2] with 1,7 diaryl 1,6-heptadiynes (diynes) leads to the selective formation of 2,5 bis(aryl)rhodacyclopentadienes. These compounds, however, are very weakly fluorescent with quantum yields ФPL < 1, and very short emission lifetimes in toluene at room temperature. Presumably, vibrational modes of the bis(phenyl)butadiene backbone leads to a higher rate constant for non-radiative decay and is thus responsible for the low quantum yields compared to their corresponding PMe3 complexes with the bis(phenylethynyl)butadiene backbone at room temperature. No additional phosphorescence, even at 77 K in the glass matrix is observed. 
 
Chancing the phosphine ligands to P(p-tolyl)3, reactions of [Rh(κ2-O,O-acac)(P(p-tolyl3)2)] with 1,7-diaryl-1,6-heptadiynes, however, resulted in a metal-mediated or -catalyzed cycloaddition reaction of alkynes and leads to full conversion to dimerization and trimerization products and recovery of the rhodium(I) starting material. This is intuitive, considering that P(Ar)3 (Ar = aryl) ligands are considered weaker -donor ligands and therefore have a higher tendency to dissociate. Therefore, rhodium(I) complexes with aryl phosphines as ligands have an increasing tendency to promote catalytic reactions, while the stronger -donating ligands (PMe3 or NHCs) promote the formation of stable rhodium complexes. 
Finally, in Chapter 4, the findings of the work conducted on N-heterocyclic carbenes (NHCs) and cyclic (alkyl)(amino)carbenes (CAACs) is presented. These compounds have unique electronic and steric properties and are therefore of great interest as ligands and organo-catalysts. In this work, studies of substitution reactions involving novel carbonyl complexes of rhodium and nickel are reported. For characterization and comparison of CAACmethyl with the large amount of data available for NHC and sterically more demanding CAAC ligands, an overview on physicochemical data (electronics, sterics and bond strength) is provided. 
The reaction of [Rh(-Cl)(CO)2]2 with 2 equivalents of CAACmethyl at low temperature afforded the mononuclear complex cis-[(RhCl(CO)2(CAACmethyl)]. However, reacting [Rh( Cl)(CO)2]2 with CAACmethyl at room temperature afforded a mixture of complexes. The mononuclear complex [(RhCl(CO)(CAACmethyl)2], the chloro-bridged complexes [(Rh2( Cl)2(CO)3(CAACmethyl)], [Rh(-Cl)(CO)(CAACmethyl)]2 and a carbon monoxide activation product were formed. The carbon monoxide activation product is presumably formed via the reaction of two equivalents of the CAAC with CO to give the bis-carbene adduct of CO, and subsequent rearrangement via migration of the Dipp moiety. While classical N-heterocyclic carbenes are not electrophilic enough to react with CO, related diamidocarbenes and alkyl(amino)carbenes undergo addition reactions with CO to give the corresponding ketenes. Consequently, to obtain the CAAC-disubstituted mononuclear complex selectively, 8 equivalents of CAACmethyl were reacted with 1 equivalent of [Rh(-Cl)(CO)2]2. For the evaluation of TEP values, [Ni(CO)3(CAAC)] was synthesized in collaboration with the group of Radius. With the complexes [(RhCl(CO)(CAACmethyl)2] and [Ni(CO)3(CAAC)] in hand, it was furthermore possible to examine the electronic and steric parameters of CAACmethyl. Like its bulkier congeners CAACmenthyl and CAACcy, the methyl-substituted CAAC is proposed to be a notably stronger -donor than common NHCs. While it has a very similar TEP value of 2046 cm-1, it additionally possess superior -acceptor properties (P = 67.2 ppm of phosphinidene adduct).
CAACs appear to be very effective in the isolation of a variety of otherwise unstable main group and transition metal diamagnetic and paramagnetic species. This is due to their low-lying LUMO and the small singlet-triplet gap. These electronic properties also allow free CAACs to activate small molecules with strong bonds. They also bind strongly to transition metal centers, which enables their use under harsh conditions. One recent development is the use of CAACs as ligands in transition metal complexes, which previously were only postulated as short-lived catalytic intermediates.[292,345] The availability of these reactive species allows for a better understanding of known catalytic reactions and the design of new catalysts and, moreover, new applications. For example Radius et al.[320] prepared a CAAC complex of cobalt as a precursor for thin-film deposition and Steffen et al.[346] reported a CAAC complex of copper with very high photoluminescent properties, which could be used in LED devices. With the development of cheap and facile synthetic methods for the preparation of CAACs and their corresponding transition metals complexes, as well as the knowledge of their electronic properties, it is safe to predict that applications in and around this field of chemistry will continue to increase.
N2  - Die photochemischen und photophysialischen Eigenschaften von Übergangsmetall-komplexen sind von großem Interesse, da solche Materialien für eine Vielzahl von Anwendungen, zum Beispiel in der Photokatalyse, für Sensing und Imaging, als Multiphotonenabsorptionsmaterialien und in der Herstellung von OLEDs genutzt werden können. Ein grundlegendes Verständnis des angeregten Zustands von Übergangsmetallverbindungen ist daher für die Entwicklung neuer Materialen für die oben genannten Anwendungen maßgeblich. Grundsätzlich können die Lumineszenzeigenschaften dieser Klasse von Verbindungen einerseits durch das Metall selbst, oder andererseits durch subtile Modifikation der Ligandensphäre beeinflusst werden.
Darüber hinaus spielen Übergangsmetallkomplexe weiterhin eine wichtige Rolle in der modernen Synthesechemie. Insbesondere können Bindungen selektiv geknüpft werden, die in der klassischen organischen Chemie nur schwer zugänglich oder nicht realisierbar sind. So ermöglichen sie beispielsweise die effiziente und selektive Knüpfung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen. Ein bekanntes Beispiel für solch eine Bindungsknüpfung sind metallkatalysierte Ringschlussreaktionen. Hierbei spielen Metallacyclopentadien-Komplexe als Zwischenstufen bei metallvermittelten oder katalysierten Ringschlussreaktionen, wie beispielsweise der [2+2+2] Cyclotrimerisierung von Alkinen, eine Schlüsselrolle. Die jüngsten Forschungen konzentrierten sich auf die Synthese und Charakterisierung dieser metallacyclischen Zwischenprodukte, auch MC4-Ringsysteme genannt, welche strukturell mit Hauptgruppen-EC4-Systemen wie Borolen, Silolen, Thiophenen und Phospholen verwandt sind. Insgesamt ist diese Gruppe von Verbindungen (EC4-Analoga) wohlbekannt und hat aufgrund ihrer Elektronentransport- und optischen Eigenschaften beträchtliche Aufmerksamkeit erregt. Im Gegensatz zu Übergangsmetallanaloga zeigen Hauptgruppen-EC4-Systeme jedoch keine Phosphoreszenz, was auf eine ineffiziente Spin-Bahn-Kopplung zurückzuführen ist. Im Vergleich dazu zeigen Übergangsmetalle der fünften und sechsten Periode Phosphoreszenz, weshalb es von großem Interesse ist, die Lumineszenzeigenschaften der Metallacyclopentadiene näher zu untersuchen. 
Im Jahr 2001 entwickelte Marder et al. eine Eintopfsynthese von lumineszierenden 2,5 Bis(arylethinyl)rhodacyclopentadienen durch reduktive Kupplung von 1,4 Diarylbuta 1,3 diinen an einer geeigneten Rhodium(I)-Vorstufe. In den vergangenen Jahren wurden eine Vielzahl von Liganden (z.B. TMSA, S,S'-Diethyldithiocarbamat, usw.) und Substarten (1,4-Bis(p-R-phenyl)-1,3-butadiine oder verknüpfte ,-Bis(p-R-arylethinyl)alkane (R = Elektronen-ziehende oder schiebende Gruppen)) untersucht, wobei stets eine selektive Reaktion zu 2,5-Bis(arylethinyl)rhodacyclopentadien-Komplexen beobachtet werden konnte. Trotz des Zentralatoms Rhodium wurde ausschließlich Fluoreszenz beobachtet. Um den Einfluss der Ligandensphäre um das Rhodiumatom auf die Interkombination (Intersystem-Crossing Prozesse, ISC) in diesen fluoreszierenden Rhodacyclopentadienen zu untersuchen und den Metallcharakter in den Grenzorbitalen durch Destabilisierung der Rhodium-d-Orbitale zu erhöhen, wurde Acetylacetonat (acac), ein  Elektronen-schiebender Ligand, eingeführt. Interessanterweise beobachtete Tay im Jahr 2010 durch Reaktion von , Bis(p R arylbutadiinyl)alkanen mit [Rh(κ2-O,O-acac)(PMe3)2] nicht nur die fluoreszierenden 2,5-Bis(arylethinyl)-rhodacyclopentadiene, sondern auch einen isomeren Rhodium 2,2' Biphenyl Komplex, der in ersten photophysikalischen Studien Phosphoreszenz zeigte.
In dieser Arbeit wurden das Reaktionsverhalten und die Reaktionsbedingungen von [Rh(κ2 O,O acac)(L)2] (L = PMe3, P(p-tolyl)3) mit verschiedenen , Bis(p R-arylbutadiinyl)alkanen untersucht. Weiterhin wurde die Trennung der beiden Isomere 2,5-Bis(arylethinyl)rhodacyclopentadien (A) und Rhodium-2,2'-bph-Komplex (B) optimiert und die photophysikalischen Eigenschaften der beiden Isomere untersucht.
 
Die Reaktion von [Rh(κ2-O,O-acac)(P(p-tolyl3)2)] mit ,-Bis(arylbutadiinyl)alkanen führt selektiv zum 2,5-Bis(arylethinyl)rhodacyclopentadien-Isomer A, welches nur schwach fluoresziert. Wird jedoch der Phosphanligand P(p-tolyl3) mit PMe3 ersetzt, führt die Reaktion von [Rh(κ2 O,O acac)(PMe3)2] und ,-Bis(arylbutadiinyl)alkanen zu zwei verschiedenen Isomeren von MC4-Metallacyclen mit grundverschiedenen photophysikalischen Eigenschaften. 2,5 Bis(arylethinyl)rhodacyclopentadiene (A) werden durch eine reduktive [2+2]-Kopplung an Rhodium gebildet und weisen eine intensive Fluoreszenz auf. Das zweite Isomer waren Rhodium-2,2'-bph-Komplexe (B), die Phosphoreszenz zeigen. Dies rührt von einer ungewöhnlichen [4+2]-Cycloadditionsreaktion und einer nachfolgenden  H Verschiebung her. 
Die Kontrolle des Isomeren-Verhältnisses von 2,5-Bis(arylethinyl)rhodacyclopentadienen (A) und Rhodium-2,2'-bph-Komplexen (B) erfolgt durch Modifizierung der Alkankette des verknüpften ,-Bis(arylbutadiinyl)alkans. Die Veränderung der Ligandenbrücke von vier zu drei CH2-Gruppen begünstigt die Bildung des Rhodium-Biphenyl-Isomers B drastisch und bietet einen grundsätzlich neuen Weg, um Zugang zu photoaktiven Biphenyl-Metallverbindungen in guten Ausbeuten zu erhalten. Die photophysikalischen Eigenschaften sind bisher nur von einer begrenzten Anzahl an Biphenyl-Komplexen von Iridium, Palladium und Platin untersucht worden, wobei die geringe Menge an Beispielen vermutlich auf limitierte Synthesestrategien von verschieden-substituierten 2,2'-bph Übergangsmetall-komplexen zurückzuführen ist.
Da die Reaktion von [Rh(κ2-O,O-acac)(P(p-tolyl3)2)] mit ,-Bis(arylbutadiinyl)alkanen selektiv zu 2,5-Bis(arylethinyl)rhodacyclopentadien-Komplexen mit P(p-tolyl3) als Phosphanliganden führt, und um die zeitaufwendige Trennung der Isomere zu vermeiden, wurde eine neue Synthesestrategie für 2,5 Bis(arylethinyl)rhodacyclopentadien-Komplexe mit PMe3 als Phosphanliganden entwickelt. Die relativ schwache Rhodium-P(p tolyl)3 Bindung von 2,5 Bis(arylethinyl)rhodacyclopentadien-Komplexen ermöglicht Liganden-Austauschreaktionen. Durch Zugabe von PMe3 im Überschuss bei Raumtemperatur wurde eine schrittweise Reaktion beobachtet, wobei zuerst die monosubstituierte Phosphan Rhodacyclopentadien-Zwischenstufe und anschließend durch Erwärmung vollständige Umsetzung und somit der zweifach PMe3 substituierte 2,5 Bis(arylethinyl)rhodacyclopentadien-Komplex erhalten werden konnte. 
 
Die isolierten 2,5-Bis(arylethinyl)rhodacyclopentadien-Komplexe A (mit PMe3 als Phosphanliganden) und Rhodium-2,2'-bph-Komplexe B wurden auf ihre photophysikalischen Eigenschaften hin untersucht. Isomer A ist stark fluoreszierend mit hohen Quantenausbeuten von bis zu 54% und sehr kurzen Lebenszeiten (τ = 0,2  2,5 ns) in Lösung bei Raumtemperatur. Sogar bei 77 K in Glasmatrizen wird keine Phosphoreszenz beobachtet, was im Einklang mit früheren Beobachtungen von Steffen et al. ist, die zeigten, dass Spin-Bahn-Kopplung (SOC) durch das Schwermetallatom in 2,5-Bis(arylethinyl)rhodacyclopentadienen und 2,5 Bis(arylethinyl)iridacyclopentadienen vernachlässigbar ist. Der Ursprung dieser Fluoreszenz liegt in der reinen Intra-Ligand-Natur der angeregten Zustände S1 und T1. Das HOMO und das LUMO sind fast reine - und *-Ligandenorbitale und das HOMO ist energetisch gut von den gefüllten d-Orbitalen des Rhodiums getrennt. Die Abwesenheit von Phosphoreszenz in Übergangsmetallkomplexen ist aufgrund des dominierenden IL-Charakters der angeregten Zustände bei schwereren Homologen, im Vergleich zu Rhodium, und somit größeren Spin Bahn Kopplungskonstanten nicht ungewöhnlich, auch wenn ISC von S1→Tn ausreichend effizient ist, um Triplett-Zustände zu erreichen. Allerdings gibt es im Vergleich zu unseren Rhodacyclopentadienen sehr wenige Komplexe, die Fluoreszenz mit der Effizienz und mit diesen außergewöhnlich langsamen Intersystem-Crossing Prozessen im Nanosekundenbereich anstatt von einigen Pikosekunden oder schneller besitzen. 
Im Gegensatz dazu sind die Rhodium-2,2'-bph-Komplexe B ausschließlich phosphoreszierend, wie es für Übergangsmetallkomplexe erwartet wird. Sie zeigen bei langen Lebenszeiten (Hunderte von s) Phosphoreszenz-Quantenausbeuten von bis zu 33% bei Raumtemperatur in Lösung. Da auch bei niedriger Temperatur keine Fluoreszenz festgestellt wird, kann davon ausgegangen werden, dass S1→Tn-ISC schneller als Fluoreszenz und strahlungslose Relaxation aus dem S1-Zustand sein muss. Dies ist jedoch gegenläufig zum Verhalten der isomeren 2,5 Bis(arylethinyl)rhodacyclopentadiene, für die ein ungewöhnlich langsames ISC auf der Zeitskala auftritt, die mit Fluoreszenz konkurrenzfähig ist (siehe oben). Die sehr kleinen Werte für die Strahlungsgeschwindigkeitskonstanten weisen jedoch darauf hin, dass der T1-Zustand reinen 3IL-Charakter mit schwacher Spin-Bahn-Kopplung vom Rhodiumatom ausgehend besitzt. Die Phosphoreszenz-Effizienz dieser Komplexe in Lösung bei Raumtemperatur ist noch beeindruckender, da die nicht-strahlende Kopplung des angeregten Zustands mit dem Grundzustand typischerweise die Phosphoreszenz hemmt. Stattdessen erlaubt die Rigidität des organischen -Systems, dass der ligandenbasierte angeregte Triplettzustand für mehrere hundert s stabil vorliegt und einen effizienten strahlenden Übergang in den Grundzustand vollzieht. Die außergewöhnlich langen Lebensdauern und kleinen Strahlungsgeschwindigkeitskonstanten der Rhodium-2,2'-bph-Komplexe sind vermutlich ein Ergebnis des hochkonjugierten -Systems des organischen Liganden. Laut unseren TD-DFT-Studien wird die Elektronendichte durch Ladungstransfer vom Rhodiumatom auf die Arylethinylreste übertragen und verringert somit die Spin-Bahn-Kopplung des Metallzentrums, die für eine kurze Phosphoreszenzlebenszeit erforderlich wäre. Diese Ergebnisse zeigen, dass der π-chromophore Ligand maßgeblich Einfluss auf den angeregten Zustand hat, dass auch  schwere Übergangsmetallkomplexe wie Rhodium fluoreszieren können, wie es eigentlich nur von Hauptgruppenanaloga bekannt ist. 
Aufgrund der erhaltenen Ergebnisse und im Hinblick auf die Modifikation der optischen Eigenschaften und darüber hinaus das Reaktionsverhalten dieser Rhodiumkomplexe zu erforschen, wurde der Einfluss der Ligandensphäre um das Rhodiumatom untersucht. In Anbetracht dessen, dass die P(p-tolyl)3-Liganden leicht durch die stärker -donierenden PMe3 Liganden er-setzt werden können, wurden Ligandenaustausch-reaktionen mit N heterocyclischen Carbenen (NHCs) als noch stärkere -Donoren unter-sucht. Die Addition von zwei Äqui-valenten NHC führt bei Raumtemperatur zur Substitution von nur einem Äquivalent P(p-tolyl3) und somit zur Bildung des monosubstituierten NHC Rhodiumkomplexes. Die Reaktion des isolierten Mono-NHC-Komplexes mit einem weiteren Äquivalent NHC bei Raumtemperatur führte jedoch auch nicht zum gewünschten Austausch des zweiten Phosphanliganden. Erhöhung der Reaktionstemperatur auf 60 °C resultiert in der Bildung des tetra-substituierten NHC-Rhodiumkomplexes [Rh(nPr2Im)4]+[acac]-. 
 
Um zweifach NHC-substituierte 2,5 Bis(arylethinyl)-rhodacyclopentadiene zu erhalten, wurde eine neue Syntheseroute entwickelt. Durch Reaktion des Bis-NHC-Komplexes [Rh(κ2 O,O acac)(nPr2Im)2] mit , Bis(arylbutadiinyl)alkanen bei Raumtemperatur konnten 2,5 Bis(arylethinyl)rhodacyclopentadiene mit NHC-Liganden in cis- und trans-Stellung zueinander erhalten werden und durch NMR-spektroskopische Messungen und Einkristallröntgenbeugungsanalyse identifiziert werden. Die Isolierung und volle Charakterisierung sowie eine fundamentale photophysikalische Studie konnten im Rahmen dieser Arbeit aus Zeitgründen nicht beendet werden.
Weiterhin wurden die optischen Eigenschaften und das Reaktionsverhalten von Rhodiumkomplexen mit einem verkürzten konjugierten -System des chromophoren Liganden untersucht. Hierbei werden zur Synthese anstatt Tetrainen, Diine eingesetzt. Die Umsetzung von [Rh(κ2-O,O-acac)(PMe3)2] mit 1,7-Diaryl-1,6-heptadiinen führt zur selektiven Bildung von 2,5 Bis(aryl)rhodacyclopentadienen. Diese Verbindungen sind jedoch nur sehr schwach fluoreszierend, was sich in Quantenausbeuten ФPL < 1% und sehr kurzen Emissionslebenszeiten in Toluol bei Raumtemperatur zeigt. Vermutlich führt Schwingung und Rotation des Bis(phenyl)butadien-Grundgerüsts vermehrt zu strahlungsloser Relaxation in den Grundzustand und ist somit für die geringeren Quantenausbeuten im Vergleich zu PMe3-Komplexen mit dem Bis(phenylethinyl)butadien-Grundgerüst verantwortlich. Phosphoreszenz konnte auch bei Tieftemperaturmessungen bei 77 K in der Glasmatrix nicht beobachtet werden.
 
Die Reaktionen von [Rh(κ2-O,O-acac)(P(p-tolyl3)2)] mit 1,7-Diaryl-1,6-heptadiinen führten jedoch zu einer metallvermittelten oder -katalysierten Cycloadditionsreaktion von Alkinen und zur Bildung von Dimerisierungs- und Trimerisierungsprodukten. Arylphosphan-Liganden (P(Ar)3 (Ar = Aryl)) gelten als schwächere -Donorliganden und haben daher eine höhere Tendenz zur Dissoziation. Hiermit lässt sich erklären, dass Rhodium(I)-Komplexe mit Arylphosphan-Liganden eine zunehmende Tendenz haben, katalytische Reaktionen einzugehen, während die stärkeren -Donor-Liganden (PMe3 oder NHCs) die Bildung stabiler Rhodiumkomplexe begünstigen.
In Kapitel 4 werden die Ergebnisse der Untersuchung von NHCs und cyclischen (Alkyl)(amino)carbenen (CAACs) präsentiert. Diese Verbindungen besitzen einzigartige elektronische und sterische Eigenschaften und sind daher als Liganden für Katalysatoren in organokatalytischen Reaktionen von großem Interesse. In dieser Arbeit werden Studien von Substitutionsreaktionen an neuartigen Carbonylkomplexen von Rhodium und Nickel vorgestellt. Zur Charakterisierung und zur Einordnung von CAACmethyl wird mit der großen Menge an Daten, die für NHCs und sterisch- anspruchsvollere CAAC-Liganden zur Verfügung stehen, ein Überblick über physikochemische Parameter (Elektronik, Sterik und Bindungsstärke) gegeben.
Die Reaktion von [Rh(-Cl)(CO)2]2 mit zwei Äquivalenten CAACmethyl führte bei tiefer Temperatur zur Bildung des mononuklearen Komplexes cis-[(RhCl(CO)2(CAACmethyl)]. Bei Raumtemperatur jedoch bildeten sich durch Reaktion von [Rh(-Cl)(CO)2]2 mit CAACmethyl der mononukleare Komplex [(RhCl(CO)(CAACmethyl)2], die chlorverbrückten Komplexe [(Rh2( Cl)2(CO)3(CAACmethyl)], [Rh(-Cl)(CO)(CAACmethyl)]2 und ein Kohlenmonoxid-Aktivierungsprodukt. Das Kohlenmonoxid-Aktivierungsprodukt wird vermutlich durch Reaktion von zwei Äquivalenten des CAACs mit CO und anschließender Umlagerung durch Migration der Dipp-Gruppe gebildet. Während klassische N-heterocyclische Carbene nicht elektrophil genug sind, um mit CO zu reagieren, gehen verwandte Diamidocarbene und (Alkyl)(amino)carbene Additionsreaktionen mit CO ein.
Für die selektive Synthese des CAAC-disubstituierten mononuklearen Komplexes wurden acht Äquivalente CAACmethyl mit einem Äquivalent [Rh(-Cl)(CO)2]2 umgesetzt. Für die Auswertung von TEP-Werten wurde [Ni(CO)3(CAAC)] in Zusammenarbeit mit der Gruppe um Radius synthetisiert. Durch Isolierung der Komplexe [(RhCl(CO)(CAACmethyl)2] und [Ni(CO)3(CAAC)] war es weiterhin möglich, die elektronischen und ster-ischen Parameter von CAACmethyl zu untersuchen. Genau wie die sterisch anspruchsvolleren Ver-bindungen CAACmenthyl und CAACcy, ist das Methyl substituierte CAAC im Vergleich zu üblichen NHCs ein besonders starker -Donor. Während dieser einen sehr ähnlichen TEP-Wert von 2046 cm-1 aufweist, besitzt er zusätzlich ausgezeichnete -Akzeptor-Eigenschaften (P = 67,2 ppm Phosphinidenaddukt). Durch das tiefliegende LUMO und das kleine HOMO-LUMO-Gap sind CAACs sehr effektiv für die Isolierung einer Vielzahl von ansonsten instabilen diamagnetischen und paramagnetischen Spezies von Hauptgruppen- und Übergangs-metallverbindngen. Die elektronischen Eigenschaften erlauben auch freien CAACs, kleine Moleküle mit starken Bindungen zu aktivieren. Eine neuere Entwicklung ist die Verwendung von CAACs als Liganden in Übergangsmetall-komplexen, die bisher nur als kurzlebige katalytische Zwischenstufen postuliert wurden.[271,324] Die Isolierung dieser reaktiven Spezies ermöglicht ein besseres Verständnis für bereits bekannte katalytische Reaktionen, sowie die Entwicklung neuer Katalysatoren und Anwendungen. Sol entwickelte Radius et al.[300] zum Beispiel einen CAAC-Komplex aus Kobalt als Vorläufer für die Dünnfilmabscheidung von Werkstoffen und Steffen et al.[326] berichtete von CAAC-Kupfer-Komplexen mit sehr hohen Photolumineszenz-Quantenausbeuten, die in LED Geräten eingesetzt werden könnten. Mit der Entwicklung von günstigen und flexiblen Synthesemethoden für die Herstellung von CAACs und deren entsprechenden Übergangsmetallkomplexen sowie der Kenntnis ihrer elektronischen Eigenschaften scheint es sicher, dass Anwendungen rund um dieses Ligandensystem weiter zunehmen werden.
KW  - Fluorescence
KW  - Phosphorescence
KW  - Rhodium
KW  - Sonogashira coupling
KW  - Carbenes
KW  - Übergangsmetallkomplexe
KW  - Rhodium
KW  - Lumineszenz
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-154844
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rödel, Michaela
T1  - Development of Dual Setting Cement Systems as Composite Biomaterials with Ductile Properties
T1  - Entwicklung dual härtender Zemente als Komposit-Biomaterialien mit duktilen Eigenschaften
N2  - Synthetic bone replacement materials have their application in non-load bearing defects with the function of (re-)construction or substitution of bone. This tissue itself represents a biological composite material based on mineralized collagen fibrils and combines the mechanical strength of the mineral with the ductility of the organic matrix. By mimicking these outstanding properties with polymer-cement-composites, an imitation of bone is feasible. A promising approach for such replacement materials are dual setting systems, which are generated by dissolution-precipitation reaction with cement setting in parallel to polymerization and gelation of the organic phase forming a coherent hydrogel network. Hereby, the high brittleness of the pure inorganic network was shifted to a more ductile and elastic behavior.
The aim of this thesis was focused on the development of different dual setting systems to modify pure calcium phosphate cements’ (CPCs’) mechanical performance by incorporation of a hydrogel matrix. 

A dual setting system based on hydroxyapatite (HA) and cross-linked 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) via radical polymerization was advanced by homogenous incorporation of a degradable cross-linker composed of poly(ethylene glycol) (PEG) as well as poly(lactic acid) (PLA) with reactive terminal methacrylate functionalities (PEG-PLLA-DMA). By integration of this high molecular weight structure in the HEMA-hydrogel network, a significant increase in energy absorption (toughness) under 4-point bending testing was observed. An addition of only 10 wt% hydrogel precursor (referred to the liquid phase) resulted in a duplication of stress over a period of 8 days. Additionally, the calculated elasticity was positively affected and up to six times higher compared to pure HA. With a constantly applied force during compressive strength testing, a deformation and thus strain levels of about 10 % were reached immediately after preparation. 

For higher degradability, the system was modified in a second approach regarding organic as well as inorganic phase. The latter component was changed by brushite forming cement that is resorbable in vivo due to solubility processes. This CPC was combined with a hydrogel based on PEG-PLLA-DMA and other dimethacrylated PEGs with different molecular weights and concentrations. Hereby, new reaction conditions were created including a shift to acidic conditions. On this ground, the challenge was to find a new radical initiator system. Suitable candidates were ascorbic acid and hydrogen peroxide. that started the polymerization and successful gelation in this environment. These highly flexible dual set composites showed a very high ductility with an overall low strength compared to HA-based models. After removal of the applied force during compressive strength testing, a complete shape recovery was observed for the samples containing the highest polymeric amount (50 wt%) of PEG-PLLA-DMA.
Regarding phase distribution in the constructs, a homogenously incorporated hydrogel network was demonstrated in a decalcifying study with ethylenediaminetetraacetic acid. Intact, coherent hydrogels remained after dissolution of the inorganic phase via calcium ion complexation. 

In a third approach, the synthetic hydrogel matrix of the previously described system was replaced by the natural biopolymer gelatin. Simultaneously to brushite formation, physical as well as chemical cross-linking by the compound genipin was performed in the dual setting materials. Thanks to the incorporation of gelatin, elasticity increased significantly, in which concentrations up to 10.0 w/v% resulted in a certain cohesion of samples after compressive strength testing. They did not dissociate in little pieces but remained intact cuboid specimens though having cracks or fissures. Furthermore, the drug release of two active pharmaceutical ingredients (vancomycin and rifampicin) was investigated over a time frame of 5 weeks. The release exponent was determined according to Korsmeyer-Peppas with n = 0.5 which corresponds to the drug liberation model of Higuchi. A sustained release was observed for the antibiotic vancomycin encapsulated in composites with a gelatin concentration of 10.0 w/v% and a powder-to-liquid ratio of 2.5 g/mL. 

With respect to these developments of different dual setting systems, three novel approaches were successfully established by polymerization of monomers and cross-linking of precursors forming an incorporated, homogenous hydrogel matrix in a calcium phosphate network. All studies showed an essential transfer of mechanical performance in direction of flexibility and bendability.
N2  - Synthetische Knochenersatzmaterialien finden ihre Anwendung im Bereich nicht lasttragender Defekte zum Wiederaufbau und Ersatz von defekter oder verlorener Knochensubstanz. Diese stellt aufgrund ihres Aufbaus aus mineralisierten Kollagen-Fibrillen selbst ein biologisches Komposit-Material dar, welches die mechanische Festigkeit des Minerals mit der Duktilität der organischen Matrix kombiniert. Eine Nachahmung dieser herausragenden Eigenschaften des Knochens wird im Sinne eines Ersatzmaterials durch geeignete Polymer-Zement-Komposite ermöglicht. Ein vielversprechender Ansatz für solche Komposite sind hierbei dual härtende Systeme, bei denen die Lösungs-Fällungs-Reaktion der Zementbildung parallel zur Polymerisation oder Gelierung der organischen Phase zu einem kohärenten Hydrogelnetzwerk abläuft. Die hohe Sprödigkeit und Bruchanfälligkeit rein anorganischer Netzwerke sollte dabei durch die Integration elastischer Polymerkomponenten hin zu mehr Flexibilität und Elastizität modifiziert werden.
In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene dual härtende Hybrid-Materialien entwickelt, um etablierte Calciumphosphatzemente durch Einbringen von zusätzlicher Hydrogel-Matrizes bezüglich ihrer mechanischen Eigenschaften zu modifizieren. 

In ein dual härtendes System aus Hydroxylapatit (HA) und radikalisch vernetztem 2-Hydroxyethlymethacrylat (HEMA), wurde ein abbaubarer Cross-linker aus Polyethylenglykol (PEG) und Polymilchsäure (PLA)-Einheiten homogen inkorporiert, der mittels einer Reaktion der terminalen Methacrylatfunktionen (PEG-PLLA-DMA) zur Ausbildung der Vernetzungen führte und mittels PLLA hydrolytisch labile Esterbindungen ins System integrierte. Durch Einbringen dieser hochmolekularen Polymere in das engmaschige HEMA-Hydrogelnetzwerk kam es zu einer signifikanten Erhöhung der Energieaufnahme des Konstruktes unter 4-Punkt-Biegebelastung im Vergleich zum bereits etablierten System. Durch Zusatz von 10 Gew% hochmolekularem Hydrogel Präkursor (bezogen auf die flüssige Phase) konnte über einen Zeitraum von acht Tagen ein zweifach höherer Bruchwiderstand erhalten werden, verbunden mit einer bis zu sechsfach höheren Elastizität gegenüber reinem HA Zement. 

Zur Steigerung der Bioabbaubarkeit wurde in einem zweiten Ansatz durch Austausch der anorganischen Komponente mit einem in vivo leichter resorbierbaren Bruschit Zement das dual härtende System modifiziert. Dabei wurden dimethacrylierte PEGs verschiedener Molekulargewichte in unterschiedlichen Konzentrationen mit dem Zementpulver kombiniert. Die Reaktionsbedingungen im sauren Milieu erforderten den Austausch des radikalischen Initiator-Systems, wobei sich eine Kombination aus Ascorbinsäure und Wasserstoffperoxid als geeignet erwies. Die so erhaltenen dual härtenden Komposite zeigten eine sehr hohe Duktilität und Flexibilität bei insgesamt niedriger Festigkeit im Vergleich zu HA-basierenden Systemen. So fand im Druckversuch eine vollständige Relaxation zu den Ausgangsabmessungen des Prüfkörpers bei einem hohen Polymeranteil an PEG-PLLA-DMA (50 Gew%) statt.
Die homogene Verteilung der inkorporierten Polymerphase wurde mittels Decalcifizierung durch Ethylendiamintetraessigsäure bewiesen. Hierbei wurden durchgängige Hydrogele nach Herauslösen der anorganischen Phase durch Komplexierung von Calcium-Ionen erhalten. 

Abschließend wurde die auf synthetischen Polymeren basierende Hydrogel-Matrix durch das natürliche Biopolymer Gelatine ersetzt. Neben der Bruschit-bildenden Zement-Reaktion wurde das Polymernetzwerk sowohl durch eine physikalische Gelierung als auch eine chemische Vernetzung mit Genipin stabilisiert. Durch die zusätzliche organische Phase wurden die Eigenschaften des Zementes hinsichtlich Elastizität erhöht, wobei bei einer Gelatine-Konzentration von 10,0 Gew% eine erneute Kohäsion der Prüfkörper nach mechanischer Druckbelastung beobachtet werden konnte. Diese zerfielen nicht in einzelne Teile, sondern wurden trotz Auftreten von Rissen als weitestgehend intakte Quader zusammengehalten. Weiterhin wurde die Wirkstoff-Freisetzung zweier antibiotisch aktiver Substanzen (Vancomycin und Rifampicin) über einen Zeitraum von fünf Wochen untersucht. Mittels Bestimmung des Freisetzungsexponenten nach Korsmeyer-Peppas konnte eine verzögerte Wirkstoffliberation für das Antibiotikum Vancomycin gemäß Wurzel-t-Kinetik (Higuchi-Modell) mit n = 0,5 für ein Pulverflüssigkeitsverhältnis von 2,5 g/mL bei einer Gelatinekonzentration von 10,0 Gew% erhalten werden. 

Im Hinblick auf die Entwicklung verschiedener Formulierungen als dual härtende Systeme wurden in der vorliegenden Arbeit drei Varianten etabliert, die durch Polymerisation von Monomeren beziehungsweise Hydrogel-Präkursoren zu einer inkorporierten, homogenen Hydrogel-Matrix im Calciumphosphatnetzwerk führten. Bei allen Ansätzen wurde ein wesentlicher Transfer der mechanischen Eigenschaften in Richtung Flexibilität und Biegsamkeit erzielt.
KW  - Calciumphosphate
KW  - Knochenzement
KW  - Hydrogel
KW  - Dual setting system
KW  - Ceramic polymer composite
KW  - Calciumphosphatzemente
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-182776
ER  - 
TY  - THES
A1  - Roos, Markus
T1  - Synthesis, Photophysics and Photocatalysis of [FeFe] Complex Containing Dyads and Bimolecular Systems
T1  - Synthese, Photophysik und Photokatalyse von [FeFe]-Komplex enthaltenden Dyaden und bimolekularen Systemen
N2  - In the course of this work, a total of three photocatalytically active dyads for proton reduction could be synthesized together with the associated individual components. Two of them, D1 and D2, comprised a [Ru(bpy)3]2+ photosensitizer and D3 an [Ir(ppy)2bpy]+ photosensitizer. A Ppyr3-substituted propyldithiolate [FeFe] complex was used as catalyst in all systems. The absorption spectroscopic and electrochemical investigations showed that an inner-dyadic electronic coupling is effectively prevented in the dyads due to conjugation blockers within the bridging units used. The photocatalytic investigations exhibited that all dyad containing two-component systems (2CS) showed a significantly worse performance than the corresponding bimolecular three-component systems (3CS). Transient absorption spectroscopy showed that the 2CS behave very similarly to the associated multicomponent systems during photocatalysis. The electron that was intended for the intramolecular transfer from the photosensitizer unit to the catalyst unit within the dyads remains at the photosensitizer for a relatively long time, analogous to the 3CS and despite the covalently bound catalyst. It is therefore assumed that this intramolecular electron transfer is likely to be hindered as a result of the weak electronic coupling caused by the bridge units used. Instead, the system bypasses this through an intermolecular transfer to other dyad molecules in the immediate vicinity. In addition, with the help of emission quenching experiments and electrochemical investigations, it could be clearly concluded that all investigated systems proceed via the reductive quenching mechanism during photocatalysis.
N2  - Im Rahmen dieser Arbeit konnten insgesamt drei photokatalytisch aktive Dyaden zur Protonenreduktion zusammen mit den zugehörigen Einzelkomponenten synthetisiert werden. Zwei von ihnen, D1 und D2, umfassten einen [Ru(bpy)3]2+-Photosensibilisator und D3 einen [Ir(ppy)2bpy]+-Photosensibilisator. Als Katalysator wurde in allen Systemen ein Ppyr3-substituierter Propyldithiolat-[FeFe]-Komplex verwendet. Die absorptionsspektroskopischen und elektrochemischen Untersuchungen zeigten, dass eine innerdyadische elektronische Kopplung aufgrund von Konjugationsblockern innerhalb der verwendeten Brückeneinheiten wirksam verhindert wird. Die photokatalytischen Untersuchungen zeigten, dass alle dyadenhaltigen Zweikomponentensysteme (2CS) eine signifikant schlechtere Leistung zeigten als die entsprechenden bimolekularen Dreikomponentensysteme (3CS). Mithilfe der transienten Absorptionsspektroskopie konnte gezeigt werden, dass sich die 2CS während der Photokatalyse sehr ähnlich wie die zugehörigen Mehrkomponentensysteme verhalten. Das Elektron, das für den intramolekularen Transfer von der Photosensibilisatoreinheit zur Katalysatoreinheit innerhalb der Dyaden vorgesehen war, verbleibt analog zu den 3CS und trotz des kovalent gebundenen Katalysators relativ lange am Photosensibilisator. Es wird daher angenommen, dass dieser intramolekulare Elektronentransfer wahrscheinlich aufgrund der schwachen elektronischen Kopplung, die durch die verwendeten Brückeneinheiten verursacht wird, behindert wird. Stattdessen umgeht das System dies durch einen intermolekularen Transfer zu anderen Dyadenmolekülen in unmittelbarer Nähe. Darüber hinaus konnte mithilfe von Emissionslöschungsexperimenten und elektrochemischen Untersuchungen eindeutig darauf geschlossen werden, dass alle untersuchten Systeme während der Photokatalyse über den reduktiven Löschmechanismus ablaufen.
KW  - Fotokatalyse
KW  - Elektronentransfer
KW  - proton reduction
KW  - [FeFe] hydrogenase mimic
KW  - dyad
KW  - ruthenium photosensitizer
KW  - iridium photosensitizer
KW  - Protonenreduktion
KW  - [FeFe]-Hydrogenase Imitator
KW  - Dyade
KW  - Ruthenium-Photosensibilisator
KW  - Iridium-Photosensibilisator
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-234537
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rang, Maximilian
T1  - Metallähnliche Reaktivität \(in\) \(situ\) erzeugter Borylene
T1  - Metallomimetic reactivity of transiently generated borylenes
N2  - Einfach Lewis-Basen stabilisierte Borylene wurden durch Reduktion in situ hergestellt und in Gegenwart von Kohlenstoffmonoxid oder Distickstoff umgesetzt. Die entstandenen Verbindungen wurden mittels NMR-, ESR-, UV/Vis- und IR-Spektroskopie sowie Einkristallröntgenstrukturanalyse charakterisiert. Im Zuge dessen konnten für die erhaltenen Spezies Eigenschaften ermittelt werden, die denen analoger Übergangsmetallkomplexe ähneln. Ferner konnten die zugrundeliegenden mechanistischen Vorgänge der Reaktionen durch gezielte Variation der Reaktionsparameter aufgeklärt werden. Zudem wurden Redoxverhalten und Reaktivitäten der isolierten Produkte in weiterführenden Studien näher untersucht.
N2  - Mono(Lewis base)-stabilized borylenes were transiently generated by reduction and converted in the presence of carbon monoxide or dinitrogen. The resulting compounds were characterized by means of NMR, EPR, UV-vis and IR spectroscopy as well as X-ray diffraction analysis. The properties determined for the isolated species in the course of these investigations closely resemble those of analogous transition metal complexes. Furthermore, it was possible to elucidate the mechanistic processes underlying the reactions through systematic alteration of the reaction parameters. Additionally, the redox behaviour and reactivities of the isolated products were examined more closely.
KW  - Bor
KW  - Distickstoff
KW  - Kohlenstoffmonoxid
KW  - Borylene
KW  - niedervalente Borverbindungen
KW  - Distickstoff Aktivierung
KW  - Distickstoff Spaltung
KW  - Borylencarbonyle
KW  - Kohlenmonoxid
KW  - cAAC
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-240465
ER  - 
TY  - THES
A1  - Muzha, Andreas
T1  - Herstellung und Charakterisierung kolloidaler Lösungen diamantbasierter und verwandter Materialien
T1  - Preparation and characterization of colloidal solutions of diamond-based and related materials
N2  - In der vorliegenden Publikation wurden stabile kolloidale Lösungen aus CVD-Diamant, Detonationsdiamant sowie artverwandten Materialien hergestellt und charakterisiert
Besonderes Augenmerk wurde bei der Zerkleinerung von CVD Diamant daraufgelegt, dass die nanoskaligen Partikel ihre materialspezifischen Eigenschaften auch bei Reduktion der Größe beibehalten.
Systematisch wurde die Zerkleinerung in einer Planetenmühle analysiert. Es wurde sowohl die minimal erreichbare Partikelgröße, als auch die Menge an erzeugtem, nanoskaligem Material bewertet. 
Um die Vermahlung zu verbessern, wurden die Geschwindigkeit der Mühle, die Größe der Mahlkörper, die Dauer der Vermahlung, sowie die eingesetzten Lösemittel variiert. Des Weiteren konnten durch die Vermahlung unterschiedlich hergestellter CVD Diamantfilme in einer Vibrationsmühle die Einflüsse von Schichtdicke und Korngröße der Diamantkristalle untersucht werden.
Durch Bearbeitung von Detonationsdiamanten und Kohlenstoffnanozwiebeln wurden stabile kolloidale Lösungen hergestellt, mit Partikelgrößen im unteren Nanometerbereich. Diese sind im alkalischen pH-Bereich stabil sein, hierfür wurde durch Luft und Säureoxidation oxidierter Detonationsdiamant und oxidierte Kohlenstoffnanozwiebeln hergestellt. Mithilfe der thermogravimetrischen Analyse und Infrarotspektroskopie wurde die hierfür optimale Temperatur und Dauer bestimmt.
N2  - In the present publication, stable colloidal solutions of CVD diamond, detonation diamond and related materials were produced and characterized.
During the grinding of CVD diamond, special attention was paid to ensuring that the nanoscale particles retain their material-specific properties even when their size is reduced.
The grinding in a planetary mill was analyzed systematically. Both the minimum achievable particle size and the amount of nanoscale material produced were evaluated.
In order to improve the grinding, the speed of the mill, the size of the grinding media, the duration of the grinding and the solvents used were varied. Furthermore, the influences of layer thickness and grain size of the diamond crystals could be investigated by grinding differently produced CVD diamond films in a vibration mill.
Stable colloidal solutions were prepared from detonation diamonds and carbon nano onions, with particle sizes in the sub-nanometer range. These are stable in alkaline pH range. For this purpose oxidized detonation diamond and oxidized carbon nano onions were modified by air and acid oxidation. The optimum temperature and duration for this was determined with the aid of thermogravimetric analysis and infrared spectroscopy.
KW  - Diamant
KW  - Kolloid / Lösung <Chemie>
KW  - Detonationsdiamant
KW  - CVD-Diamant
KW  - Kohlenstoffnanozwiebel
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-296685
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TY  - THES
A1  - Meininger, Markus
T1  - Calcium hydroxide as antibacterial implant coating
T1  - Calciumhydroxid als antibaterielle Implantatbeschichtung
N2  - In modern medicine hip and knee joint replacement are common surgical procedures. However, about 11 % of hip implants and about 7 % of knee implants need re-operations. The comparison of implant registers revealed two major indications for re-operations: aseptic loosening and implant infections, that both severely impact the patients’ health and are an economic burden for the health care system. To address these problems, a calcium hydroxide coating on titanium was investigated in this thesis. Calcium hydroxide is a well-known antibacterial agent and used with success in dentistry. The coatings were applied with electrochemically assisted deposition, a versatile tool that combines easiness of process with the ability to coat complex geometries homogeneously. The pH-gradient during coating was investigated and showed the surface confinement of the coating process. Surface pre-treatment altered the surface morphology and chemistry of the titanium substrates and was shown to affect the morphology of the calcium hydroxide coatings. The influence of the coating parameters stirring speed and current pulsing were examined in various configurations and combinations and could also affect the surface morphology. A change in surface morphology results in a changed adhesion and behavior of cells and bacteria. Thus, the parameters surface pre-treatment, stirring speed and current pulsing presented a toolset for tailoring cellular response and antibacterial properties. Microbiological tests with S. aureus and S. epidermidis were performed to test the time-dependent antibacterial activity of the calcium hydroxide coatings. A reduction of both strains could be achieved for 13 h, which makes calcium hydroxide a promising antibacterial coating. To give insight into biofilm growth, a protocol for biofilm staining was investigated on titanium disks with S. aureus and S. epidermidis. Biofilm growth could be detected after 5 days of bacterial incubation, which was much earlier than the 3 weeks that are currently assumed in medical treatment. Thus, it should be considered to treat infections as if a biofilm were present from day 5 on. The ephemeral antibacterial properties of calcium hydroxide were further enhanced and prolonged with the addition of silver and copper ions. Both ionic modifications significantly enhanced the bactericidal potential. The copper modification showed higher antibacterial effects than the silver modification and had a higher cytocompatibility which was comparable to the pure calcium hydroxide coating. Thus, copper ions are an auspicious option to enhance the antibacterial properties. Calcium hydroxide coatings presented in this thesis have promising antibacterial properties and can easily be applied to complex geometries, thus they are a step in fighting aseptic loosening and implant infections.
N2  - Der Fortschritt in der modernen Medizin ist so weit, dass Hüft- und Kniegelenkersatz mit Implantaten heutzutage Standardoperationen sind. Allerdings kommt es in circa 11 % des Hüftgelenkersatzes und 7 % des Kniegelenkersatzes zu nicht zufriedenstellenden Ergebnissen und Revisionen sind nötig. Der Vergleich von Implantationsregistern zeigte zwei Hauptindikatoren für Revisionen: aseptische Lockerung und Implantatinfektionen, welche die Gesundheit der Patienten stark beeinträchtigen und eine wirtschaftliche Belastung für das Gesundheitssystem darstellen. Um diese Probleme anzugehen, wurde Calciumhydroxid auf Titan als Beschichtung aufge- bracht und in dieser Arbeit untersucht. Calciumhydroxid ist ein bekanntes antibakterielles Material und wird erfolgreich in der Zahnheilkunde eingesetzt. Die Beschichtungen wurden mit elektrochemisch gestützter Abscheidung aufgebracht, da diese Methode einen einfachen Prozess mit der Möglichkeit vereint, komplexe Geometrien homogen zu beschichten. In dieser Arbeit wurde der pH-Gradient während der Beschichtung untersucht und zeig- te die Beschränkung des Beschichtungsprozesses auf die direkte Oberfläche der Probe. Eine Vorbehandlung der Titansubstrate veränderte die Morphologie und die Chemie der Oberflä- chen und dadurch auch die Morphologie der Calciumhydroxidbeschichtung. Der Einfluss der Beschichtungsparameter Rührgeschwindigkeit und Pulsen des Stroms wurden in zahlreichen Konfigurationen und Kombinationen getestet und konnte ebenfalls die Oberflächenmorphologie verändern. Die Oberflächenmorphologie wiederum beeinflusst die Adhäsion und das Verhalten von Zellen und Bakterien. Deshalb sind die Parameter Oberflächenvorbehandlung, Rührge- schwindigkeit und Pulsen des Stroms ein Instrument für das Einstellen einer angepassten Zellantwort und der antibakteriellen Eigenschaften. Mikrobiologische Tests mit S. aureus und S. epidermidis wurden unternommen, um die Zeitabhängigkeit der antibakteriellen Aktivität auf Calciumhydroxidbeschichtungen zu bestimmen. Eine Reduktion beider Stämme konnte nach 13 h erreicht werden, was Calciumhydroxid zu einer erfolgversprechenden antibakteriellen Beschichtung macht. Um einen Einblick in das Wachstum von Biofilmen zu geben, wurde ein Protokoll zur Biofilm- Färbung auf Titanplättchen mit S. aureus und S. epidermidis entwickelt. Biofilm-Wachstum konnte nach 5 Tagen Bakterien-Inkubation detektiert werden, was sehr viel früher war als die 3 Wochen, die aktuell bei der Behandlung von Implantatinfektionen angenommen werden. Folglich muss schon nach 5 Tagen darüber nachgedacht werden, Behandlungsmethoden gegen einen Biofilm anzuwenden. Die kurzzeitigen antibakteriellen Eigenschaften von Calciumhydroxid konnten durch den Zusatz von Silber- und Kupferionen weiter verbessert und verlängert werden. Beide Ionen erhöhten die antibakterielle Wirkung signifikant. Die Kupfermodifikation zeigte dabei einen größeren antibakteriellen Effekt als die Silbermodifikation und war gleichzeitig besser zell- verträglich. Die Zytokompatibilität der Kupfermodifikation lag auf dem Niveau der reinen Calciumhydroxidbeschichtungen. Deshalb sind Kupferionen eine vielversprechende Möglichkeit für eine weitere Verbesserung der antibakteriellen Eigenschaften. Die in dieser Arbeit vorgestellten Calciumhydroxidbeschichtungen haben ein großes Potential als antibakterielle Oberflächen und können sehr leicht auch auf komplizierte Geometrien aufgebracht werden. Deshalb können sie ein entscheidender Baustein bei der Vermeidung von aseptischer Lockerung und Implantatinfektionen sein.
KW  - Calciumhydroxid
KW  - Implantat
KW  - Beschichtung
KW  - antibakteriell
KW  - antibacterial
KW  - implant
KW  - coating
KW  - calciumhydroxide
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-261122
ER  - 
TY  - THES
A1  - Maisch, Stefan
T1  - Synthese von V- und brettförmigen Nematogenen und die Untersuchung ihrer biaxialen Ordnung in Mesophasen
T1  - Synthesis of V- and board-shaped nematogens and the investigation of their biaxial order in mesophases
N2  - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese und Untersuchung V- und brettförmiger Flüssigkristalle zur Realisierung einer biaxialen nematischen Mesophase. Es wurde erfolgreich eine Serie neuer Mesogene mit hockeyschlägerförmiger und V-förmiger Struktur synthetisiert. Zusätzlich wurden Dimere aus einem dieser hockeyschlägerförmigen Verbindungen dargestellt. Als Kernbaustein wurde Benzo[1,2-b:4,3-b']dithiophen verwendet, dessen lokales Kerndipolmoment von 1.0 Debye sich nach theoretischen Vorgaben zusätzlich zum Bindungswinkel (108.9 °) positiv auf die Bildung einer Nb-Phase auswirken soll. Überraschenderweise bilden nur die hockeyschlägerförmigen Moleküle eine uniaxiale, optisch positive nematische Mesophase aus. Alle anderen V-förmigen Verbindungen und sogar die Dimere sind ausschließlich kristallin und keine Flüssigkristalle. Die  Einkristallstrukturanalyse eines hockeyschlägerförmigen Mesogens sowie eines V-förmigen Moleküls zeigt bemerkenswerte Ähnlichkeiten auf. Ein Modell des Phasenübergangs wird präsentiert,  welches die Abwesenheit der nematischen Mesophase in der Familie der V-förmigen, formstabilen Mesogene mit terminalen aliphatischen Ketten erklärt. Zudem befasst sich die Arbeit mit der Synthese und der Untersuchung brettförmiger Moleküle, welche dem optimalen Seitenverhältnis von 15 : 5 : 3 mit L > B > T zur Bildung biaxialer Mesophasen, relativ nahekommen. Ein Anthrachinon-Kernbaustein wurde dabei mit Armen bestehend aus einem Oligo(phenylenethinylen)-Grundgerüst entsprechender Länge verknüpft. Es konnten verschiedene dachförmige Mesogene dargestellt werden, bei denen die Art und Anzahl der Seitenketten sowie der terminalen Ketten variiert wurde. Thermische sowie mikroskopische Untersuchungen zeigen bei allen Verbindungen eine breite nematische Mesophase. Mittels spezieller Röntgenstreuung im magnetischen Feld kann die Bildung nematischer Domänen mit SmC-artigen biaxialen Aggregaten bestätigt werden.
N2  - The present work deals with the synthesis and investigation of V- and board¬¬¬-shaped liquid crystals for the realization of a biaxial nematic mesophase. A series of new mesogens has been succesfully prepared, realizing hockey-stick, hockey-stick dimer and V-shaped molecular topologies. As a core unit, benzo[1,2-b: 4,3-b ']dithiophene was used, whose local core dipole moment of 1.0 Debye in addition to the bond angle (108.9 °) is supposed to have a positive effect on the formation of an Nb-phase according to theoretical guidelines. Surprisingly, only the hockey stick molecules form a uniaxial, optically positive nematic mesophase. All other V-shaped compounds and even the dimers are exclusively crystalline and no liquid crystals. Single crystal structure of a hockey-stick mesogen and a V-shaped molecule shows remarkable similarities. A model of the phase transition is presented, which explains the absence of the nematic mesophase in the family of V-shaped, shape-persistent mesogens with terminal aliphatic chains. In addition, the work is about the synthesis and investigation of board-shaped molecules, which are relatively close to the optimal aspect ratio of 15 : 5 : 3 with L > W > D for the formation of biaxial mesophases. An anthraquinone core building block was linked to arms consisting of an oligo(phenylenethynylene) scaffold of appropriate length. Different roof-shaped mesogens could be presented, in which the type and number of the side chains and the terminal chains as well, were varied. Thermal and microscopic studies show a broad nematic mesophase for all compounds. By means of special X-ray scattering in the magnetic field, the formation of nematic domains with SmC-like biaxial aggregates can be confirmed.
KW  - Thermotroper Flüssigkristall
KW  - Nematische Phase
KW  - V-förmige Mesogene
KW  - brettförmige Mesogene
KW  - biaxiale Nematogene
KW  - V-shaped mesogens
KW  - board-shaped mesogens
KW  - biaxial nematogens
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-155409
ER  - 
TY  - THES
A1  - Maier, Philipp
T1  - Synthese und Struktur-Eigenschafts-Beziehungen sterisch überfrachteter Sternmesogene mit hexasubstituiertem Benzolkern und ihrer Wirt-Gast-Mesogene
T1  - Synthesis and structure-property relationships of sterically crowded star mesogens with a hexasubstituted benzene core and their host-guest mesogens
N2  - Die vorliegende Dissertation befasst sich mit den Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von sternförmigen Mesogenen mit kontrollierbaren Konformationen in den LC-Phasen. Zunächst sollte mithilfe verschiedener Moleküldesigns geklärt werden, wie eine Faltung der Arme verhindert werden kann, und somit, ob sternförmige Konformationen in den kolumnaren Packungen realisiert werden können. Hierzu wurde erfolgreich eine Bibliothek von dreiarmigen Amidsternen, semiflexiblen Oligoestersternen mit hexasubstituiertem Benzolkern und formtreuen hexasubstituierten Benzolen synthetisiert. Die besondere Herausforderung bei der Darstellung letzterer lag in der C3-Symmetrie der Verbindungen und konnte durch Optimierung der Synthesestrategie mittels aufeinander folgender Wittig-Horner- und Suzuki-Reaktionen in einem divergenten Ansatz gemeistert werden. Ein herausragendes Ergebnis ist die Flüssigkristallinität dieser formtreuen hexasubstituierten Strukturen, wenn sie mindestens neun bzw. zwölf periphere Ketten besitzen. Die detaillierte Auswertung der Kolumnendurchmesser mithilfe von äquatorialen Reflexen sowie der Dichte und der meridionalen Beugungsmuster zeigen, dass lediglich für die formtreuen hexasubstituierten Benzolderivate eine Faltung verhindert werden kann. Intrinsische Freiräume (Kävitäten) zwischen den Oligo(phenylenvinylen)-Armen werden durch außergewöhnliche Dimerenbildung und helikale Packung der Moleküle kompensiert.
In die Kavitäten der Trispyridylverbindungen können Carbonsäure-funktionalisierte Gäste unter Ausbildung von Wasserstoffbrücken eingelagert werden. Mit zunehmender Gastkonzentration wird die helikale Dimerphase des Wirts kontinuierlich in eine neue kolumnare Phase von monomeren Supermesogenen ohne helikale Struktur umgewandelt. Da die Gäste in den Supermesogenen vollständig von den Oligo(phenylenvinylen)-Armen und den aliphatischen Ketten umschlossen sind, handelt es sich bei der Wirtverbindung erstmals um einen flüssigkristallinen Endorezeptor mit drei Bindungsstellen. Das Sternmesogen mit größeren intrinsischen Freiräumen ermöglicht die Einlagerung von funktionalen Bausteinen wie z.B. Anthracenchromophoren. Aus Untersuchungen mittels Festkörper-NMR- und Fluoreszenzspektroskopie geht hervor, dass sich die Mesophase mit drei Anthracengästen langsam in eine doppelt nanosegregierte Struktur umwandelt, in der intrakolumnar Oligo(phenylenvinylen)-Arme und Anthracene Seite an Seite segregiert stapeln und so segmentierte Kolumnen bilden. Diese Art von doppelter Nanosegregation offenbart das Potential des verwendeten Moleküldesigns im Bezug auf die Entwicklung mesomorpher Multikabelstrukturen.
Im Vergleich zu den Supermesogenen weisen die analogen Sternverbindungen mit kovalent gebundenen Pseudogästen um über 100 °C höhere Klärpunkte auf, was unter Berücksichtigung der strukturellen Ähnlichkeit der kolumnaren Phasen und der ähnlichen Mischungsenthalpien in unterschiedlichen Werten der Mischungsentropie begründet liegen muss. Der Vergleich mit einer 1:3-Mischung ohne spezifische Wirt-Gast-Wechselwirkung bestätigt in diesem Zusammenhang den Einfluss der Bindungsart der Gäste auf die Mesophasenstabilität. Die Klärtemperaturen der Sternmesogene lassen sich folglich über die Art der Bindung der Gastmoleküle kontrollieren. Dies ist vor allem für die Orientierung kolumnarer Phasen in dünnen Filmen großer funktionaler Mesogene, die häufig erst bei sehr hohen Temperaturen unter Zersetzung in die isotrope Phase übergehen, interessant.
N2  - This dissertation examines the structure-property relationships of star-shaped mesogens with controllable conformations in the LC phases. First it should be clarified by means of different molecular designs, how a folding of the arms can be prevented, and thus, if reliable star-shaped conformations can be realized in the columnar stacks. For this reason, a library of three-armed amide stars, semi-flexible oligoester stars with a hexasubstituted benzene core and shape-persistent hexasubstituted benzenes was successfully synthesized. The particular challenge in the preparation of the latter was the C3-symmetry of the compounds and could be accomplished by optimizing the synthetic strategy using subsequently Wittig-Horner and Suzuki reactions in a divergent route. An outstanding result is the liquid crystallinity of these shape-persistent hexasubstituted structures, if they contain at least nine or twelve peripheral chains. The detailed evaluation of the column diameters, using equatorial reflections, as well as the density and the meridional scattering patterns shows that only the shape-persistent hexasubstituted benzene derivatives can be prevented from folding. Intrinsic free spaces (cavities) between the oligo(phenylenevinylene) arms are compensated by exceptional dimer formation and helical packing of the molecules.
Carboxylic acid functionalized guests can be incorporated into the cavities of the trispyridyl compounds by forming hydrogen bonds. Upon increasing the guest concentration the helical dimer phase of the host is continuously converted into a new columnar phase of monomeric supermesogens without a helical structure. Since the guests of the supermesogens are entirely enclosed by the oligo(phenylenevinylene) arms and the aliphatic chains, the host compound is the first liquid crystalline endoreceptor with three binding sites. The star mesogen with larger intrinsic free spaces facilitates the incorporation of functional building blocks such as anthracene chromophores. Investigations by solid state NMR and fluorescence spectroscopy uncovered that the mesophase with three anthracene guests slowly converts into a double nanosegregated structure in which oligo(phenylenevinylene) arms und anthracenes stack side by side and thus form segmented columns. This type of double nanosegregation reveals the potential of the molecular design used with respect to the development of mesomorphic multi cable structures.
In comparison to the supermesogens the analog star compounds with covalently bound pseudo guests exhibit more than 100 °C higher clearing points. Considering the structural similarity and the similar mixing enthalpy this must be due to different values of the mixing entropy. In this context, the comparison with a 1:3 mixture without any specific host-guest interaction confirms the influence of the binding mode of the guests on the mesophase stability. As a consequence, the clearing temperatures of the star mesogens can be controlled by the binding mode of the guest molecules. This is particularly interesting for the orientation of columnar phases in thin films of large functional mesogens which frequently transform into the isotropic phase at very high temperatures under decomposition.
KW  - Thermotroper Flüssigkristall
KW  - Columnare Phase
KW  - Supramolekül
KW  - Sternmesogen
KW  - Endorezeptor
KW  - Wirt-Gast-Mesogen
KW  - Nanosegregation
KW  - Raumfüllung
KW  - star mesogen
KW  - endoreceptor
KW  - host-guest mesogen
KW  - nanosegregation
KW  - space filling
KW  - Mesogen
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-185274
ER  - 
TY  - THES
A1  - Macha, Bret B.
T1  - Boron-Containing Aromatics as Communicating and Communicative Units in π-Conjugated Systems
T1  - Borhaltige Aromaten als Kommunikations-vermittelnde Einheiten in π-konjugierten Systemen
N2  - Project Borylene

A new borylene ligand ({BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}) has been successfully synthesized bound in a terminal manner to base metal scaffolds of the type [M(CO)\(_5\)] (M = Cr, Mo, and W), yielding complexes [(OC)\(_5\)Cr{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (19), [(OC)\(_5\)Mo{BN(SiMe\(_3\))(t- Bu)}] (20), and [(OC)\(_5\)W{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (21) (Figure 5-1). Synthesis of complexes 19, 20, and 21 was accomplished by double salt elimination reactions of Na\(_2\)[M(CO)\(_5\)] (M = Cr (11), Mo (1), and W (12)) with the dihaloborane Br\(_2\)BN(SiMe\(_3\))(t-Bu) (18). This new “first generation” unsymmetrical borylene ligand is closely akin to the bis(trimethylsilyl)aminoborylene ligand and has been shown to display similar structural characteristics and reactivity. The unsymmetrical borylene ligand {BN((SiMe\(_3\))(t-Bu)} does display some individual characteristics of note and has experimentally been shown to undergo photolytic transfer to transition metal scaffolds in a more rapid manner, and appears to be a more reactive borylene ligand, than the previously published symmetrical {BN(SiMe\(_3\))\(_2\)} ligand, based on NMR and IR spectroscopic evidence.

Photolytic transfer reactions with this new borylene ligand ({BN((SiMe\(_3\))(t-Bu)}) were conducted with other metal scaffolds, resulting in either complete borylene transfer or partial transfer to form bridging borylene ligand interactions between the two transition metals. The unsymmetrical ligand’s coordination to early transition metals (up to Group 6) indicates a preference for a terminal coordination motif while bound to these highly Lewis acidic species. The ligand appears to form more energetically stable bridging coordination modes when bound to transition metals with high Lewis basicity (beyond Group 9) and has been witnessed to transfer to transition metal scaffolds in a terminal manner and subsequently rearrange in order to achieve a more energetically stable bridging final state.

Figure 5-2 lists the four different transfer reactions conducted between the chromium borylene species [(OC)\(_5\)Cr{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (19) and the transition metal complexes [(η\(^5\)-C\(_5\)H\(_5\))V(CO)\(_4\)] (51), [(η\(^5\)-C\(_5\)Me\(_5\))Ir(CO)\(_2\)] (56), [(η\(^5\)-C\(_5\)H\(_4\)Me)Co(CO)\(_2\)] (59), and [{(η\(^5\)-C\(_5\)H\(_5\))Ni}\(_2\){μ-(CO)\(_2\)}] (53). These reactions successfully yielded the new “second generation” borylene complexes [(η\(^5\)-C\(_5\)H\(_5\))(OC)\(_3\)V{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (55), [(η\(^5\)-C\(_5\)Me\(_5\))Ir{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}\(_2\)] (58), [{(η\(^5\)-C\(_5\)H\(_4\)Me)Co}\(_2\)(μ-CO)\(_2\){μ- BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (61), and [{(η\(^5\)-C\(_5\)H\(_5\))Ni}\(_2\)(μ-CO){μ-BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (62), respectively.

Analysis of the accumulated data for all of the terminal borylene species discussed in this section, particularly bond distances, infrared spectroscopy, and \(^{11}\)B{\(^1\)H} NMR spectroscopic data, has been performed, and a trend in the data has led to the following conclusions:
[1] NMR spectroscopic data for the \(^{11}\)B{\(^1\)H} boron and \(^{13}\)C{\(^1\)H} carbonyl environments of the first generation borylene species ([(OC)\(_5\)M{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (M = Cr (19), Mo (20), and W (21))) all show progressive up-field shifting as the Group 6 metal becomes heavier (Cr (19) to Mo (20) to W (21)), indicating maximum deshielding for these nuclei in the [(OC)\(_5\)Cr{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (19) complex.
[2] The boron-metal-trans-carbon (B-M-C\(_{trans}\)) axes of the first generation borylene complexes [(OC)\(_5\)M{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (M = Mo (20), and W (21)) are not completely linear, preventing direct IR spectroscopic comparison. The chromium analog [(OC)\(_5\)Cr{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (19), however, is essentially linear and displays the expected three carbonyl IR stretching frequencies, all at higher energy than those of the chromium bis(trimethylsilyl)aminoborylene complex [(OC)\(_5\)Cr{BN(SiMe\(_3\))\(_2\)}] (13), indicating that the ({BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}) ligand is either a stronger σ-donor or a poorer π-acceptor compared to the chromium metal center.
[3] In transfer reactions, the {BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)} fragment appears to be more stable as a terminal ligand when bound to more Lewis acidic first row transition metals and appears to prefer coordination in a bridging motif when coordinated to more Lewis basic first row transition metals.

Project Borirene

The synthesis of the first platinum bis(borirene) complexes are presented along with findings from structural and electronic examination of the role of platinum in allowing increased coplanarity and conjugation of twin borirene systems. This series of trans-platinum-linked bis(borirene) complexes (119/120, 122/123, and 125/126) all show coplanarity in the twin ring systems and stand as the first verified structural representations of two coplanar borirene systems across a linking unit. The role of a platinum atom in mediating communication between chromophoric ligands can be generalized by an expected bathochromic (red) shift in the absorption spectrum due to an increase in the electronic delocalization between the formerly independent aromatic systems when compared to the platinum mono-σ-borirenyl systems. The trans-platinum bis(borirene) scaffold serves as a simplified monomeric system that allows not only study of the effects of transition metals in mitigating electronic conjugation, but also the tunability of the overall photophysical profile of the system by exocyclic augmentation of the three-membered aromatic ring.

A series of trans-platinum bis(alkynyl) complexes were prepared (Figure 5-3) to serve as stable platforms to transfer terminal borylene ligands {BN(SiMe\(_3\))\(_2\)} onto 95, 102, 106, and 63. Mixing of cis-[PtCl\(_2\)(PEt\(_3\))\(_2\)] (93) with two equivalents of corresponding alkynes in diethylamine solutions successfully yielded trans-[Pt(C≡C-Ph)\(_2\)(PEt\(_3\))\(_2\)] (95), trans-[Pt(C≡C-p-C\(_6\)H\(_4\)OMe)\(_2\)(PEt\(_3\))\(_2\)] (102), trans-[Pt(C≡C-p-C\(_6\)H\(_4\)CF\(_3\))\(_2\)(PEt\(_3\))\(_2\)](106), and trans-[Pt(C≡C-9-C\(_{14}\)H\(_9\))\(_2\)(PEt\(_3\))\(_2\)] (63) through salt elimination reactions.

Three of the trans-platinum bis(alkynyl) complexes (95, 102, and 106) successfully yielded trans-platinum bis(borirenyl) complexes 119/120, 122/123, and 125/126 through photolytic transfer of two equivalents of the terminal borylene ligand {BN(SiMe\(_3\))\(_2\)} from [(OC)\(_5\)Cr{BN(SiMe\(_3\))\(_2\)}] (13) (Figure 5-4). Attempted borylene transfer reactions to the trans-platinum bis(alkynyl) complex trans-[Pt(C≡C-9-C\(_{14}\)H\(_9\))\(_2\)(PEt\(_3\))\(_2\)] (63) failed due to the complex’s photoinstability. Although a host of other variants of platinum alkynyl species were prepared and attempted, these three were the only ones that successfully yielded trans-platinum bis(borirenyl) units. Attempts were also made to create a cis variant for direct UV-vis comparison to the trans-platinum bis(borirenyl) variants, however, these attempts were also not successful. Gladysz-type platinum end-capped alkynyl species were also synthesized to serve as transfer platforms for borirene synthesis in sequential order, however, these species were also shown to not be photolytically stable.

A host of new monoborirenes: Ph-(μ-{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}C=C)-Ph (148), trans- [PtCl{(μ-{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}C=C)-Ph}(PEt\(_3\))\(_2\)] (149), and [(η\(^5\)-C\(_5\)Me\(_5\))(OC)\(_2\)Fe(μ- {BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}C=C)Ph] (150) were synthesized by photo- and thermolytic transfer of the unsymmetrical {BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)} ligand from the complexes [(OC)\(_5\)M{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (M = Cr (19), Mo (20), and W (21)) to organic and organometallic alkynyl species to verify that the borylene complexes all display similar reactivity to the symmetrical terminal borylenes of the type [(OC)\(_5\)M{BN(SiMe\(_3\))\(_2\)}] (M = Cr (13), Mo (14), and W (15)). These monoborirenes are all found to be oils when in their pure states and X-ray structural determination was impossible for these species.

Project Boratabenzene

The bis(boratabenzene) complex [{(η\(^5\)-C\(_5\)H\(_5\))Co}\(_2\){μ:η\(^6\),η\(^6\)-(BC\(_5\)H\(_5\))\(_2\)}] (189) was successfully prepared by treatment of tetrabromodiborane (65) with six equivalents of cobaltocene (176) in a unique reaction that utilized cobaltocene as both a reagent and reductant (Figure 5-5). The bimetallic transition metal complex features a new bridging bis(boratabenzene) ligand linked through a boron-boron single bond that can manifest delocalization of electron density by providing an accessible LUMO orbital for π-communication between the cobalt centers and heteroaromatic rings.

This dianionic diboron ligand was shown to facilitate electronic coupling between the cobalt metal sites, as evidenced by the potential separations between successive single-electron redox events in the cyclic voltammogram. Four formal redox potentials for complex 189 were found: E\(_{1/2}\)(1) = −0.84 V, E\(_{1/2}\)(2) = −0.94 V, E\(_{1/2}\)(3) = −2.09 V, and E\(_{1/2}\)(4) = −2.36 V (relative to the Fc/Fc+ couple) (Figure 5-6). These potentials correlate to two closely-spaced oxidation waves and two well-resolved reduction waves ([(189)]\(^{0/+1}\), [(189)]\(^{+1/+2}\), [(189)]\(^{0/–1}\), and [(189)]\(^{–1/–2}\) redox couples, respectively). The extent of metal-metal communication was found to be relative to the charge of the metal atoms, with the negative charge being more efficiently delocalized across the bis(boratabenzene) unit (class II Robin-Day system). Magnetic studies indicate that the Co(II) ions are weakly antiferromagnetically coupled across the B-B bridge.

While reduction of the bis(boratabenzene) system resulted in decomposition of the complex, oxidation of the system by one- and two-electron steps resulted in isolable stable monocationic (194) and dicationic (195) forms of the bis(boratabenzene) complex (Figure 5-7). Study of these systems verified the results of the cyclic voltammetry studies performed on the neutral species. These species are unfortunately not stable in acetonitrile or nitromethane solutions, which until this point are the only solvents that have been observed to dissolve the cationic species. Unfortunately, this instability in solution complicates reactivity studies of these cationic complexes.

Finally, reactivity studies were performed on the neutral bis(boratabenzene) complex 189 in which the compound was tested for: (A) cleavage of the boratabenzene (cyclo-BC\(_5\)H\(_5\)) ring from the cobalt center, and (B) oxidative addition of the B-B bond to a transition metal scaffold to attempt synthesis of the first ever L\(_x\)M-η\(^1\)-(BC\(_5\)H\(_5\)) complex. Both of these reactivity studies, however, proved unsuccessful and typically witnessed decomposition of the bis(boratabenzene) complex or no reactivity. After repeated attempts of these reactions, no oxidative addition of the bis(boratabenzene) system could be confirmed.
N2  - Projekt: Borylene
Ein neuer Borylen-Ligand ({BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}) konnte dargestellt werden, der terminal an Metallfragmente der Form [M(CO)\(_5\)] (M = Cr, Mo, und W) bindet. Die Komplexe [(OC)\(_5\)Cr{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (19), [(OC)\(_5\)Mo{BN(SiMe\(_3\))(t- Bu)}] (20), und [(OC)\(_5\)W{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (21) konnten durch doppelte Salzeliminierung von Na\(_2\)[M(CO)\(_5\)] (M = Cr (11), Mo (1), und W (12)) mit dem Dihalogenboran Br\(_2\)BN(SiMe\(_3\))(t-Bu) (18) erfolgreich dargestellt werden (Abbildung 6-1). Der neue, unsymmetrische Borylen-Ligand der “ersten Generation” ist eng verwandt mit dem Bis(trimethylsilyl)aminoborylen-Liganden, zu dem er, wie gezeigt werden konnte, ähnliche Strukturmerkmale und Reaktivitäten aufweist. Der unsymmetrische Borylen-Ligand {BN((SiMe\(_3\))(t-Bu)} zeigt jedoch auch einige Besonderheiten. So verläuft der photolytische Transfer auf Übergangsmetallfragmente im Vergleich zum symmetrischen {BN(SiMe\(_3\))\(_2\)}-Liganden schneller, was ihn auf der Grundlage von NMR- und IR-spektroskopischen Daten zu einem reaktiveren Borylen macht.
Photolytische Transferreaktionen des neuen Borylens ({BN((SiMe\(_3\))(t-Bu)}) mit verschiedenen Metallkomplexen verlaufen entweder unter vollständigem oder teilweisem Transfer zu verbrückenden Borylen-Komplexen. Im Falle von Lewis-aciden, frühen Übergangsmetallkomplexen (bis zur Gruppe 6) wird eine terminale Koordination bevorzugt. Bei Lewis-basischen Übergangsmetallen (jenseits der Gruppe 9) hingegen scheint der verbrückende Koordinationsmodus energetisch bevorzugt zu sein. Es wurde beobachtet, dass bei Transferreaktionen anfänglich terminale Borylen-Komplexe gebildet werden, die sich in Komplexe mit verbrückenden Borylen-Liganden umlagern. 

Abbildung 6-2 gibt eine Übersicht über die durchgeführten Transferreaktionen zwischen der Chromborylen-Spezies [(OC)\(_5\)Cr{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (19) und den Übergangsmetallkomplexen [(η\(^5\)-C\(_5\)H\(_5\))V(CO)\(_4\)] (51), [(η\(^5\)-C\(_5\)Me\(_5\))Ir(CO)\(_2\)] (56), [(η\(^5\)-C\(_5\)H\(_4\)Me)Co(CO)\(_2\)] (59), und [{(η\(^5\)-C\(_5\)H\(_5\))Ni}\(_2\){μ-(CO)\(_2\)}] (53). Bei diesen Umsetzungen konnten die Borylen-Komplexe der “zweiten Generation” [(η\(^5\)-C\(_5\)H\(_5\))(OC)\(_3\)V{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (55), [(η\(^5\)-C\(_5\)Me\(_5\))Ir{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}\(_2\)] (58), [{(η\(^5\)-C\(_5\)H\(_4\)Me)Co}\(_2\)(μ-CO)\(_2\){μ- BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (61), und [{(η\(^5\)-C\(_5\)H\(_5\))Ni}\(_2\)(μ-CO){μ-BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (62) erfolgreich erhalten werden.
Eine Analyse der gesammelten spektroskopischen (NMR, IR) und strukturellen Daten erlaubt folgende Schlussfolgerungen für die terminalen Borylen-Komplexe:
[1] Die NMR-spektroskopischen Daten für die Gruppe-6-Metall-Komplexe der “ersten Generation” ([(OC)\(_5\)M{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}]  (M = Cr (19), Mo (20), und W (21)) zeigen, dass die \(^{11}\)B{\(^1\)H}- und \(^{13}\)C{\(^1\)H}-NMR Signale für die Carbonyle bei Gang zu den schwereren Homologen zu höherem Feld verschoben sind. Daraus resultiert die größte Entschirmung der Kerne für den Komplex [(OC)\(_5\)Cr{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (19).
[2] Die Bor-Metall-trans-Kohlenstoff-Achse (B-M-C\(_{trans}\)) in den Borylen-Komplexen der “ersten Generation” [(OC)\(_5\)M{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (M = Mo (20) und W (21)) ist nicht linear, was einen direkten Vergleich der IR-Schwingungsbanden miteinander verhindert. Die Chrom-Verbindung ist nahezu linear und zeigt die erwarteten drei IR-Schwingungsbanden für die Carbonyle, die im Vergleich zum Chrom-Bis(trimethylsilyl)aminoborylen-Komplex (OC)\(_5\)Cr{BN(SiMe\(_3\))\(_2\)}] (13) zu höheren Energien verschoben sind. Die Befunde deuten darauf hin, dass der ({BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)})-Ligand ein etwas stärkerer σ-Donor ist.
[3] Wie in Transferreaktionen gezeigt werden konnte, bevorzugt der Borylen-Ligand {BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)} einen terminalen Koordinationsmodus bei Lewis-aciden, frühen Übergangsmetallen und einen verbrückenden Koordinationsmodus bei Lewis-basischen, späten Übergangsmetallen.

Projekt: Borirene
Die Synthese der ersten Bis(borirenyl)platin-Komplexe wurde vorgestellt, zusammen mit strukturellen und elektronischen Auswirkungen der koplanar angeordneten Borirenringe. Die Reihe der trans-Bis(borirenyl)platin-Komplexe 119/120, 122/123, und 125/126 stellt die ersten Beispiele für Bis(boriren)-Komplexe dar, in denen die Ringsysteme koplanar zueinander angeordnet sind (Abbildung 6-4). Die Rolle des Platinatoms als Vermittler elektronischer Kommunikation zwischen den chromophoren, aromatischen Borliganden manifestiert sich in einem bathochromen Shift der Boriren-Absorptionsbanden im Vergleich zu Mono-σ-Borirenyl-Systemen, als Folge einer ausgedehnten Elektronendelokalisierung. Das trans-Bis(boriren)platin-Gerüst dient dabei als vereinfachtes monomeres System, um sowohl die Effekte des Übergangmetallatoms in der Vermittlung elektronischer Konjugation als auch die Abstimmbarkeit der photophysikalischen Eigenschaften in Abhängigkeit der dreigliedrigen, aromatischen Ringe zu studieren.

Eine Reihe von trans-Bis(alkinyl)platin-Komplexen (95, 102, 106, und 63) wurde als Plattform für den Borylentransfer von {BN(SiMe\(_3\))\(_2\)} dargestellt (Abbildung 6-3). Durch Salzeliminierungsreaktionen von cis-[PtCl\(_2\)(PEt\(_3\))\(_2\)] (93) mit zwei Äquivalenten des entsprechenden Alkins in Diethylamin ließen sich die Komplexe "trans-[Pt(C≡C-Ph)\(_2\)(PEt\(_3\))\(_2\)]"  (95), "trans-[Pt(C≡C-p-C\(_6\)H\(_4\)OMe)\(_2\)(PEt\(_3\))\(_2\)] "  (102), "trans-[Pt(C≡C-p-C\(_6\)H\(_4\)CF\(_3\))\(_2\)(PEt\(_3\))\(_2\)]"  (106), und "trans-[Pt(C≡C-9-C\(_{14}\)H\(_9\))\(_2\)(PEt\(_3\))\(_2\)]"  (63) synthetisieren.
Drei trans-Bis(borirenyl)platin-Komplexe (119/120, 122/123, und 125/126) konnten erfolgreich durch photolytischen Transfer des terminalen Borylen-Liganden {BN(SiMe\(_3\))\(_2\)} vom Chrom-Komplex [(OC)\(_5\)Cr{BN(SiMe\(_3\))\(_2\)}] (13) auf die trans-Bis(alkinyl)platin-Komplexe (95, 102, und 106) dargestellt werden (Abbildung 6-4). Versuche des Borylentransfers auf den trans-Bis(alkinyl)platin-Komplex "trans-[Pt(C≡C-9-C\(_{14}\)H\(_9\))\(_2\)(PEt\(_3\))\(_2\)]"  (63) scheiterten an der Photoinstabilität des Komplexes. Obwohl eine weitere Vielzahl an Platin-Alkinyl-Komplexen dargestellt wurde, verlief der Borylentransfer nur bei den drei eben erwähnten Komplexen erfolgreich. Weitere Bestrebungen, ein cis-Isomer zum direkten Vergleich mit den trans-konfigurierten Komplexen darzustellen, verliefen ebenfalls erfolglos. Außerdem wurden terminal funktionalisierte Platin-Komplexe vom Gladysz-Typ als Plattform zum Borylentransfer synthetisiert, zeigten sich aber ebenfalls instabil unter photolytischen Bedingungen.

Eine Reihe neuer Monoborirene Ph-(μ-{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}C=C)-Ph (148), trans- [PtCl{(μ-{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}C=C)-Ph}(PEt\(_3\))\(_2\)] (149), und [(η\(^5\)-C\(_5\)Me\(_5\))(OC)\(_2\)Fe(μ- {BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}C=C)Ph] (150) wurde durch photolytischen und thermischen Transfer des unsymmetrischen {BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}-Liganden ausgehend von den Komplexen [(OC)\(_5\)M{BN(SiMe\(_3\))(t-Bu)}] (M = Cr (19), Mo (20), und W (21)) auf organische und organometallische Alkin-Substrate dargestellt. Ziel dieser Umsetzungen war es zu untersuchen, ob der unsymmetrische Borylen-Ligand eine andere Reaktivität im Vergleich zu den symmetrischen, terminalen Borylenen der Form [(OC)\(_5\)M{BN(SiMe\(_3\))\(_2\)}] (M = Cr (13), Mo (14), und W (15)) aufweist. Die entsprechenden Monoborirene wurden als analytisch reine Öle isoliert. Zur Röntgenstrukturanalyse geeignete Einkristalle konnten demnach nicht erhalten werden.

Projekt: Boratabenzole
Der Bis(boratabenzol)-Komplex [{(η\(^5\)-C\(_5\)H\(_5\))Co}\(_2\){μ:η\(^6\),η\(^6\)-(BC\(_5\)H\(_5\))\(_2\)}](189) wurde durch Umsetzung von Tetrabromdiboran (65) mit sechs Äquivalenten Cobaltocen erfolgreich dargestellt. Die Reaktion ist in der Hinsicht besonders, da Cobaltocen (176) sowohl als Reagens als auch als Reduktionsmittel fungiert (Abbildung 6-5). Der bimetallische Übergangsmetallkomplex besteht aus einem verbrückenden Bis(boratabenzol)-Liganden, der die beiden Metallzentren durch eine Bor-Bor-Einfachbindung verbindet. Es konnte gezeigt werden, dass der neuartige Ligand eine Delokalisierung der π-Elektronen zwischen den Cobaltatomen ermöglicht, begünstigt durch das zur Bor-Bor-Bindung zugehörige LUMO.
Wie durch die Separation aufeinanderfolgender Redoxprozesse im Cyclovoltammogramm gezeigt werden konnte, vermittelt der dianionische Diborligand die elektronische Kopplung zwischen den Cobaltatomen. Vier verschiedene Redoxpotentiale wurden für Komplex 189 gefunden:E\(_{1/2}\)(1) = −0.84 V, E\(_{1/2}\)(2) = −0.94 V, E\(_{1/2}\)(3) = −2.09 V, und E\(_{1/2}\)(4) = −2.36 V (referenziert gegen das Fc/Fc+-Paar) (Abbildung 6-6). Die Potentiale können zwei dicht beieinander liegenden Oxidationsprozessen ([(189)]\(^{0/+1}\) und [(189)]\(^{+1/+2}\) und zwei gut getrennten Reduktionsprozessen [(189)]\(^{+1/+2}\) und [(189)]\(^{–1/–2}\) zugeordnet werden. Das Ausmaß der Metall-Metall-Kommunikation ist dabei abhängig von der Ladung der Metallatome. Die negative Ladung wird effektiver durch die Bis(boratabenzol)-Einheit delokalisiert (Robin-Day-Klasse II). Magnetische Messungen deuten darauf hin, dass die Cobalt(II)-Ionen schwach antiferromagnetisch über die B-B-Brücke gekoppelt sind. 
Während die Reduktion des Bis(boratabenzol)-Systems zur Zersetzung des Komplexes führte, resultierte die Ein- und Zwei-Elektronen-Oxidation in isolierbaren, stabilen monokationischen (194) bzw. dikationischen (195) Formen des Bis(boratabenzol)-Komplexes (Abbildung 6-7). Die präparativen Arbeiten bestätigen damit die elektrochemischen Ergebnisse an der neutralen Verbindung. Die kationischen Spezies zeigten sich instabil in Acetonitril oder Nitromethan, den einzigen Lösungsmitteln worin sie sich lösten, was weitere Reaktivitätsstudien erschwerte.
Schließlich wurde die Reaktivität des neutralen Bis(boratabenzol)-Komplexes 189 eingehender untersucht. Versuche zur (A) Abspaltung des freien Bis(boratabenzol)-Liganden durch Dekomplexierung der Cyclopentadienylcobalt-Fragmente und zur (B) oxidativen Addition von Übergangsmetall-Komplexen an die B-B-Bindung, um die ersten L\(_x\)M-η\(^1\)-(BC\(_5\)H\(_5\))Komplexe darzustellen, wurden unternommen. Alle Versuche zeigten jedoch, dass die eingesetzten Reagenzien entweder zu keinen Umsetzungen oder zur Zersetzung des Bis(boratabenzol)-Komplexes führten. Bisher konnten somit noch keine Hinweise auf eine oxidative Addition der B-B-Bindung im Bis(boratabenzol)-Komplex erhalten werden.
KW  - Borverbindungen
KW  - Boron Chemistry
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KW  - Chemistry
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-137498
ER  -