@article{GriesbeckMichailRauchetal.2019, author = {Griesbeck, Stefanie and Michail, Evripidis and Rauch, Florian and Ogasawara, Hiroaki and Wang, Chenguang and Sato, Yoshikatsu and Edkins, Robert M. and Zhang, Zuolun and Taki, Masayasu and Lambert, Christoph and Yamaguchi, Shigehiro and Marder, Todd B.}, title = {The Effect of Branching on the One- and Two-Photon Absorption, Cell Viability, and Localization of Cationic Triarylborane Chromophores with Dipolar versus Octupolar Charge Distributions for Cellular Imaging}, series = {Chemistry - A European Journal}, volume = {25}, journal = {Chemistry - A European Journal}, number = {57}, doi = {10.1002/chem.201902461}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-212887}, pages = {13164 -- 13175}, year = {2019}, abstract = {Two different chromophores, namely a dipolar and an octupolar system, were prepared and their linear and nonlinear optical properties as well as their bioimaging capabilities were compared. Both contain triphenylamine as the donor and a triarylborane as the acceptor, the latter modified with cationic trimethylammonio groups to provide solubility in aqueous media. The octupolar system exhibits a much higher two-photon brightness, and also better cell viability and enhanced selectivity for lysosomes compared with the dipolar chromophore. Furthermore, both dyes were applied in two-photon excited fluorescence (TPEF) live-cell imaging.}, language = {en} } @article{LorkowskiKrahfussKubickietal.2019, author = {Lorkowski, Jan and Krahfuß, Mirjam and Kubicki, Maciej and Radius, Udo and Pietraszuk, Cezary}, title = {Intramolecular Ring-Expansion Reaction (RER) and Intermolecular Coordination of In Situ Generated Cyclic (Amino)(aryl)carbenes (cAArCs)}, series = {Chemistry - A European Journal}, volume = {25}, journal = {Chemistry - A European Journal}, number = {48}, doi = {10.1002/chem.201902630}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-212496}, pages = {11365 -- 11374}, year = {2019}, abstract = {Cyclic (amino)(aryl)carbenes (cAArCs) based on the isoindoline core were successfully generated in situ by α-elimination of 3-alkoxyisoindolines at high temperatures or by deprotonation of isoindol-2-ium chlorides with sodium or copper(I) acetates at low temperatures. 3-Alkoxy-isoindolines 2 a,b-OR (R=Me, Et, iPr) have been prepared in high yields by the addition of a solution of 2-aryl-1,1-diphenylisoindol-2-ium triflate (1 a,b-OTf; a: aryl=Dipp=2,6-diisopropylphenyl; b: Mesityl-, Mes=2,4,6-trimethylphenyl) to the corresponding alcohol (ROH) with NEt3 at room temperature. Furthermore, the reaction of 2 a,b-OMe in diethyl ether with a tenfold excess of hydrochloric acid led to the isolation of the isoindol-2-ium chlorides 1 a,b-Cl in high yields. The thermally generated cAArC reacts with sulfur to form the thioamide 3 a. Without any additional trapping reagent, in situ generation of 1,1-diphenylisoidolin-3-ylidenes does not lead to the isolation of these compounds, but to the reaction products of the insertion of the carbene carbon atom into an ortho C-H bond of a phenyl substituent, followed by ring-expansion reaction; namely, anthracene derivatives 9-N(H)aryl-10-Ph-C14H8 4 a,b (a: Dipp; b: Mes). These compounds are conveniently synthesized by deprotonation of the isoindol-2-ium chlorides with sodium acetate in high yields. Deprotonation of 1 a-Cl with copper(I) acetate at low temperatures afforded a mixture of 4 a and the corresponding cAArC copper(I) chloride 5 a, and allowed the isolation and structural characterization of the first example of a cAArC copper complex of general formula [(cAArC)CuCl].}, language = {en} } @article{Belanger‐ChabotBraunschweig2019, author = {B{\´e}langer-Chabot, Guillaume and Braunschweig, Holger}, title = {Hexahalodiborate Dianions: A New Family of Binary Boron Halides}, series = {Angewandte Chemie International Edition}, volume = {58}, journal = {Angewandte Chemie International Edition}, number = {40}, doi = {10.1002/anie.201906666}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-219688}, pages = {14270-14274}, year = {2019}, abstract = {The electron-precise binary boron subhalide species [B\(_2\)X\(_6\)]\(^{2-}\) X=F, Br, I) were synthesized and their structures confirmed by X-ray crystallography. The existence of the previously claimed [B\(_2\)Cl\(_6\)]\(^{2-}\), which had been questioned, was also confirmed by X-ray crystallography. The dianions are isoelectronic to hexahaloethanes, are subhalide analogues of the well-known tetrahaloborate anions (BX\(_4\)\(^-\)), and are rare examples of molecular electron-precise binary boron species beyond B\(_2\)X\(_4\), BX\(_3\), and [BX\(_4\)]\(^-\).}, language = {en} } @article{BelangerChabotBraunschweig2019, author = {B{\´e}langer-Chabot, Guillaume and Braunschweig, Holger}, title = {Hexahalogendiborat-Dianionen: Eine neue Klasse bin{\"a}rer Borhalogenide}, series = {Angewandte Chemie}, volume = {131}, journal = {Angewandte Chemie}, number = {40}, doi = {10.1002/ange.201906666}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-212605}, pages = {14408-14412}, year = {2019}, abstract = {Die elektronenpr{\"a}zisen bin{\"a}ren Borsubhalogenide [B\(_2\)X\(_6\)]\(^{2-}\) (X=F, Br, I) wurden synthetisiert und strukturell im Festk{\"o}rper untersucht. Zudem konnte die vermutete Existenz von [B\(_2\)Cl\(_6\)]\(^{2-}\) mittels R{\"o}ntgendiffraktometrie nachgewiesen werden. Diese Dianionen sind isoelektronisch zu den Hexahalogeniden des Ethans und k{\"o}nnen als Homologe des Tetrahalogenborat-Anions BX\(_4\)\(^-\) betrachtet werden. Dar{\"u}ber hinaus geh{\"o}ren sie zu den seltenen Beispielen von elektronenpr{\"a}zisen bin{\"a}ren Borverbindungen (B\(_2\)X\(_4\), BX\(_3\), [BX\(_4\)]\(^-\)).}, language = {de} } @article{LiuMingZhangetal.2019, author = {Liu, Xiaocui and Ming, Wenbo and Zhang, Yixiao and Friedrich, Alexandra and Marder, Todd B.}, title = {Kupferkatalysierte Triborierung: Einfache, atom{\"o}konomische Synthese von 1,1,1-Triborylalkanen aus terminalen Alkinen und HBpin}, series = {Angewandte Chemie}, volume = {131}, journal = {Angewandte Chemie}, number = {52}, doi = {10.1002/ange.201909376}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-212189}, pages = {19099-19103}, year = {2019}, abstract = {Eine effiziente, einstufige Synthese von 1,1,1-Trialkylalkanen durch die sequenzielle, dehydrierende Borylierung und zweifache Hydroborierung von terminalen Alkinen mit Pinakolboran (HBpin) wurde unter Verwendung des kosteng{\"u}nstigen und einfach zug{\"a}nglichen Kupfersalzes Cu(OAc)2 als Katalysator realisiert. Das Verfahren zeichnet sich durch ein breites Substratspektrum, eine außerordentliche Selektivit{\"a}t und eine hohe Toleranz gegen{\"u}ber funktionellen Gruppen aus. Zudem kann die Reaktion ohne Ausbeuteverlust im Gramm-Maßstab durchgef{\"u}hrt werden. Die somit erhaltenen 1,1,1-Trialkylalkane k{\"o}nnen Anwendungen in der Herstellung von synthetisch wertvollen und bislang schwer zug{\"a}nglichen α-Vinylboronaten und zyklischen Boryl-Verbindungen finden. Verschiedene Alkylgruppen k{\"o}nnen stufenweise {\"u}ber eine basenvermittelte deborylierende Alkylierung eingef{\"u}hrt werden, um racemische, terti{\"a}re Alkylboronate herzustellen, die einfach in n{\"u}tzliche terti{\"a}re Alkohole umgewandelt werden k{\"o}nnen.}, language = {de} } @article{LenczykRoyNitschetal.2019, author = {Lenczyk, Carsten and Roy, Dipak Kumar and Nitsch, J{\"o}rn and Radacki, Krzysztof and Rauch, Florian and Dewhurst, Rian D. and Bickelhaupt, F. Matthias and Marder, Todd B. and Braunschweig, Holger}, title = {Steric Effects Dictate the Formation of Terminal Arylborylene Complexes of Ruthenium from Dihydroboranes}, series = {Chemistry - A European Journal}, volume = {25}, journal = {Chemistry - A European Journal}, number = {59}, issn = {1521-3765}, doi = {10.1002/chem.201902890}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-219537}, pages = {13566-13571}, year = {2019}, abstract = {The steric and electronic properties of aryl substituents in monoaryl borohydrides (Li[ArBH\(_3\)]) and dihydroboranes were systematically varied and their reactions with [Ru(PCy\(_3\))\(_2\)HCl(H\(_2\))] (Cy: cyclohexyl) were studied, resulting in bis(σ)-borane or terminal borylene complexes of ruthenium. These variations allowed for the investigation of the factors involved in the activation of dihydroboranes in the synthesis of terminal borylene complexes. The complexes were studied by multinuclear NMR spectroscopy, mass spectrometry, X-ray diffraction analysis, and density functional theory (DFT) calculations. The experimental and computational results suggest that the ortho-substitution of the aryl groups is necessary for the formation of terminal borylene complexes.}, language = {en} } @article{BelaidiRauchZhangetal.2019, author = {Belaidi, Houmam and Rauch, Florian and Zhang, Zuolun and Latouche, Camille and Boucekkine, Abdou and Marder, Todd B. and Halet, Jean-Francois}, title = {Insights into the optical properties of triarylboranes with strongly electron-accepting bis(fluoromesityl)boryl groups: when theory meets experiment}, series = {ChemPhotoChem}, volume = {4}, journal = {ChemPhotoChem}, number = {3}, doi = {10.1002/cptc.201900256}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-205600}, pages = {173-180}, year = {2019}, abstract = {The photophysical properties (absorption, fluorescence and phosphorescence) of a series of triarylboranes of the form 4-D-C\(_6\)H\(_4\)-B(Ar)\(_2\) (D=\(^t\)Bu or NPh\(_2\); Ar=mesityl (Mes) or 2,4,6-tris(trifluoromethylphenyl (Fmes)) were analyzed theoretically using state-of-the-art DFT and TD-DFT methods. Simulated emission spectra and computed decay rate constants are in very good agreement with the experimental data. Unrestricted electronic computations including vibronic contributions explain the unusual optical behavior of 4-\(^t\)Bu-C\(_6\)H\(_4\)-B(Fmes)\(_2\) 2, which shows both fluorescence and phosphorescence at nearly identical energies (at 77 K in a frozen glass). Analysis of the main normal modes responsible for the phosphorescence vibrational fine structure indicates that the bulky tert-butyl group tethered to the phenyl ring is strongly involved. Interestingly, in THF solvent, the computed energies of the singlet and triplet excited states are very similar for compound 2 only, which may explain why 2 shows phosphorescence in contrast to the other members of the series.}, language = {en} } @article{MansourSteigerNageletal.2019, author = {Mansour, Ahmed M. and Steiger, Christoph and Nagel, Christoph and Schatzschneider, Ulrich}, title = {Wavelength-dependent control of the CO release kinetics of manganese(I) tricarbonyl PhotoCORMs with benzimidazole coligands}, series = {European Journal of Inorganic Chemistry}, volume = {2019}, journal = {European Journal of Inorganic Chemistry}, number = {42}, doi = {10.1002/ejic.201900894}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-218362}, pages = {4572-4581}, year = {2019}, abstract = {A series of photoactivatable CO-releasing molecules (PhotoCORMs) was prepared from manganese pentacarbonyl bromide and 1H-benzimidazol-2-ylmethyl-(N-phenyl)amine ligands (L) bearing different electron-donating and electron-withdrawing groups R = H, 4-CH\(_3\), 4-OCH\(_3\), 4-Cl, 4-NO\(_2\), 2-, 3-, and 4-COOCH\(_3\) on the phenyl substituent to give octahedral manganese(I) complexes of the general formula [MnBr(CO)\(_3\)(L)]. Aerated DMSO solutions of the compounds are stable in the dark for 16 h with no CO release. However, the compounds rapidly release CO upon illumination at 412-525 nm, depending on the substitution pattern. Its influence on the photophysical and photochemical properties was systematically explored using UV/Vis spectroscopy and CO release measurements with a commercial gas sensor system. In the nitro-substituted compound, the electronically excited state switched from benzimidazole- to phenyl-centered, leading to a markedly different photochemical behavior of this visible-light activated PhotoCORM.}, language = {en} } @article{LenczykRoyOberdorfetal.2019, author = {Lenczyk, Carsten and Roy, Dipak Kumar and Oberdorf, Kai and Nitsch, J{\"o}rn and Dewhurst, Rian D. and Radacki, Krzysztof and Halet, Jean-Fran{\c{c}}ois and Marder, Todd B. and Bickelhaupt, Matthias and Braunschweig, Holger}, title = {Toward Transition-Metal-Templated Construction of Arylated B\(_{4}\) Chains by Dihydroborane Dehydrocoupling}, series = {Chemistry - A European Journal}, volume = {25}, journal = {Chemistry - A European Journal}, number = {72}, doi = {10.1002/chem.201904772}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-214324}, pages = {16544-16549}, year = {2019}, abstract = {The reactivity of a diruthenium tetrahydride complex towards three selected dihydroboranes was investigated. The use of [DurBH\(_{2}\)] (Dur=2,3,5,6-Me\(_{4}\)C\(_{6}\)H) and [(Me\(_{3}\)Si)\(_{2}\)NBH\(_{2}\)] led to the formation of bridging borylene complexes of the form [(Cp\(^{*}\)RuH)\(_{2}\)BR] (Cp\(^{*}\)=C\(_{5}\)Me\(_{5}\); 1 a: R=Dur; 1 b: R=N(SiMe\(_{3}\))\(_{2}\)) through oxidative addition of the B-H bonds with concomitant hydrogen liberation. Employing the more electron-deficient dihydroborane [3,5-(CF\(_{3}\))\(_{2}\)-C\(_{6}\)H\(_{3}\)BH\(_{2}\)] led to the formation of an anionic complex bearing a tetraarylated chain of four boron atoms, namely Li(THF)\(_{4}\)[(Cp\(^{*}\)Ru)\(_{2}\)B\(_{4}\)H\(_{5}\)(3,5-(CF\(_{3}\))\(_{2}\)C\(_{6}\)H\(_{3}\))\(_{4}\)] (4), through an unusual, incomplete threefold dehydrocoupling process. A comparative theoretical investigation of the bonding in a simplified model of 4 and the analogous complex nido-[1,2(Cp\(^{*}\)Ru)\(_{2}\)(μ-H)B\(_{4}\)H\(_{9}\)] (I) indicates that there appear to be no classical σ-bonds between the boron atoms in complex I, whereas in the case of 4 the B\(_{4}\) chain better resembles a network of three B-B σ bonds, the central bond being significantly weaker than the other two.}, language = {en} } @article{HattoriMichailSchmiedeletal.2019, author = {Hattori, Yohei and Michail, Evripidis and Schmiedel, Alexander and Moos, Michael and Holzapfel, Marco and Krummenacher, Ivo and Braunschweig, Holger and M{\"u}ller, Ulrich and Pflaum, Jens and Lambert, Christoph}, title = {Luminescent Mono-, Di-, and Tri-radicals: Bridging Polychlorinated Triarylmethyl Radicals by Triarylamines and Triarylboranes}, series = {Chemistry - A European Journal}, volume = {25}, journal = {Chemistry - A European Journal}, number = {68}, doi = {10.1002/chem.201903007}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-208162}, pages = {15463-15471}, year = {2019}, abstract = {Up to three polychlorinated pyridyldiphenylmethyl radicals bridged by a triphenylamine carrying electron withdrawing (CN), neutral (Me), or donating (OMe) groups were synthesized and analogous radicals bridged by tris(2,6-dimethylphenyl)borane were prepared for comparison. All compounds were as stable as common closed-shell organic compounds and showed significant fluorescence upon excitation. Electronic, magnetic, absorption, and emission properties were examined in detail, and experimental results were interpreted using DFT calculations. Oxidation potentials, absorption and emission energies could be tuned depending on the electron density of the bridges. The triphenylamine bridges mediated intramolecular weak antiferromagnetic interactions between the radical spins, and the energy difference between the high spin and low spin states was determined by temperature dependent ESR spectroscopy and DFT calculations. The fluorescent properties of all radicals were examined in detail and revealed no difference for high and low spin states which facilitates application of these dyes in two-photon absorption spectroscopy and OLED devices.}, language = {en} } @article{BrosgeLorenzHeltenetal.2019, author = {Brosge, Felix and Lorenz, Thomas and Helten, Holger and Bolm, Carsten}, title = {BN- and BO-Doped Inorganic-Organic Hybrid Polymers with Sulfoximine Core Units}, series = {Chemistry - A European Journal}, volume = {25}, journal = {Chemistry - A European Journal}, number = {55}, doi = {10.1002/chem.201903289}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-206194}, pages = {12708-12711}, year = {2019}, abstract = {While polysulfones constitute a class of well-established, highly valuable applied materials, knowledge about polymers based on the related sulfoximine group is very limited. We have employed functionalized diaryl sulfoximines and a p -phenylene bisborane as building blocks for unprecedented BN- and BO-doped alternating inorganic-organic hybrid copolymers. While the former were accessed by a facile silicon/boron exchange protocol, the synthesis of polymers with main-chain B-O linkages was achieved by salt elimination.}, language = {en} } @article{GriesbeckMichailRauchetal.2019, author = {Griesbeck, Stefanie and Michail, Evripidis and Rauch, Florian and Ogasawara, Hiroaki and Wang, Chenguang and Sato, Yoshikatsu and Edkins, Robert M. and Zhang, Zuolun and Taki, Masayasu and Lambert, Christoph and Yamaguchi, Shigehiro and Marder, Todd B.}, title = {The Effect of Branching on One- and Two-Photon Absorption, Cell Viability and Localization of Cationic Triarylborane Chromophores with Dipolar versus Octupolar Charge Distributions for Cellular Imaging}, series = {Chemistry - A European Journal}, volume = {25}, journal = {Chemistry - A European Journal}, number = {57}, doi = {10.1002/chem.201902461}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-204829}, pages = {13164-13175}, year = {2019}, abstract = {Two different chromophores, namely a dipolar and an octupolar system, were prepared and their linear and nonlinear optical properties as well as their bioimaging capabilities were compared. Both contain triphenylamine as the donor and a triarylborane as the acceptor, the latter modified with cationic trimethylammonio groups to provide solubility in aqueous media. The octupolar system exhibits a much higher two-photon brightness, and also better cell viability and enhanced selectivity for lysosomes compared with the dipolar chromophore. Furthermore, both dyes were applied in two-photon excited fluorescence (TPEF) live-cell imaging.}, language = {en} } @article{LiuMingZhangetal.2019, author = {Liu, Xiaocui and Ming, Wenbo and Zhang, Yixiao and Friedrich, Alexandra and Marder, Todd B.}, title = {Copper-Catalyzed Triboration: Straightforward, Atom-Economical Synthesis of 1,1,1-Triborylalkanes from Terminal Alkynes and HBpin}, series = {Angewandte Chemie International Edition}, volume = {58}, journal = {Angewandte Chemie International Edition}, number = {52}, doi = {10.1002/anie.201909376}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-206185}, pages = {18923-18927}, year = {2019}, abstract = {A convenient and efficient one-step synthesis of 1,1,1-triborylalkanes was achieved via sequential dehydrogenative borylation and double hydroborations of terminal alkynes with HBpin (HBpin=pinacolborane) catalyzed by inexpensive and readily available Cu(OAc)\(_2\). This process proceeds under mild conditions, furnishing 1,1,1-tris(boronates) with wide substrate scope, excellent selectivity, and good functional-group tolerance, and is applicable to gram-scale synthesis without loss of yield. The 1,1,1-triborylalkanes can be used in the preparation of α-vinylboronates and borylated cyclic compounds, which are valuable but previously rare compounds. Different alkyl groups can be introduced stepwise via base-mediated deborylative alkylation to produce racemic tertiary alkyl boronates, which can be readily transformed into useful tertiary alcohols.}, language = {en} } @article{BudimanFriedrichRadiusetal.2019, author = {Budiman, Yudha P. and Friedrich, Alexandra and Radius, Udo and Marder, Todd B.}, title = {Copper-catalysed Suzuki-Miyaura cross-coupling of highly fluorinated aryl boronate esters with aryl iodides and bromides and fluoroarene-arene π-stacking interactions in the products}, series = {ChemCatChem}, volume = {11}, journal = {ChemCatChem}, number = {21}, doi = {10.1002/cctc.201901220}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-204839}, pages = {5387-5396}, year = {2019}, abstract = {A combination of copper iodide and phenanthroline as the ligand is an efficient catalyst for Suzuki-Miyaura cross-coupling of highly fluorinated boronate esters (aryl-Bpin) with aryl iodides and bromides to generate fluorinated biaryls in good to excellent yields. This method represents a nice alternative to traditional cross-coupling methods which require palladium catalysts and stoichiometric amounts of silver oxide. We note that π⋅⋅⋅π stacking interactions dominate the molecular packing in the partly fluorinated biaryl crystals investigated herein. They are present either between the arene and perfluoroarene, or solely between arenes or perfluoroarenes, respectively.}, language = {en} } @article{LorkowskiKrahfussKubickietal.2019, author = {Lorkowski, Jan and Krahfuss, Mirjam and Kubicki, Maciej and Radius, Udo and Pietraszuk, Cezary}, title = {Intramolecular ring expansion reaction (RER) and intermolecular coordination of in situ generated Cyclic (Amino)(Aryl)Carbenes (cAArCs)}, series = {Chemistry - A European Journal}, volume = {25}, journal = {Chemistry - A European Journal}, number = {48}, doi = {10.1002/chem.201902630}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-204847}, pages = {11365-11374}, year = {2019}, abstract = {Cyclic (amino)(aryl)carbenes (cAArCs) based on the isoindoline core were successfully generated in situ by α-elimination of 3-alkoxyisoindolines at high temperatures or by deprotonation of isoindol-2-ium chlorides with sodium or copper(I) acetates at low temperatures. 3-Alkoxy-isoindolines 2 a ,b-OR (R=Me, Et, i Pr) have been prepared in high yields by the addition of a solution of 2-aryl-1,1-diphenylisoindol-2-ium triflate (1 a ,b-OTf ; a : aryl=Dipp=2,6-diisopropylphenyl; b : Mesityl-, Mes=2,4,6-trimethylphenyl) to the corresponding alcohol (ROH) with NEt3 at room temperature. Furthermore, the reaction of 2 a ,b-OMe in diethyl ether with a tenfold excess of hydrochloric acid led to the isolation of the isoindol-2-ium chlorides 1 a ,b-Cl in high yields. The thermally generated cAArC reacts with sulfur to form the thioamide 3 a . Without any additional trapping reagent, in situ generation of 1,1-diphenylisoidolin-3-ylidenes does not lead to the isolation of these compounds, but to the reaction products of the insertion of the carbene carbon atom into an ortho C-H bond of a phenyl substituent, followed by ring-expansion reaction; namely, anthracene derivatives 9-N(H)aryl-10-Ph-C14H8 4 a ,b (a : Dipp; b : Mes). These compounds are conveniently synthesized by deprotonation of the isoindol-2-ium chlorides with sodium acetate in high yields. Deprotonation of 1 a-Cl with copper(I) acetate at low temperatures afforded a mixture of 4 a and the corresponding cAArC copper(I) chloride 5 a , and allowed the isolation and structural characterization of the first example of a cAArC copper complex of general formula [(cAArC)CuCl].}, language = {en} } @article{ThiessMellerupBraunschweig2019, author = {Thiess, Torsten and Mellerup, Soren K. and Braunschweig, Holger}, title = {B-B Cleavage and Ring-Expansion of a 1,4,2,3-Diazadiborinine with N-Heterocyclic Carbenes}, series = {Chemistry - A European Journal}, volume = {25}, journal = {Chemistry - A European Journal}, number = {59}, doi = {10.1002/chem.201903259}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-206173}, pages = {13572-13578}, year = {2019}, abstract = {A 1,4,2,3-diazadiborinine derivative was found to form Lewis adducts with strong two-electron donors such as N-heterocyclic and cyclic (alkyl)(amino)carbenes. Depending on the donor, some of these Lewis pairs are thermally unstable, converting to sole B,N-embedded products upon gentle heating. The products of these reactions, which have been fully characterized by NMR spectroscopy, elemental analysis, and single-crystal X-ray diffraction, were identified as B,N-heterocycles with fused 1,5,2,4-diazadiborepine and 1,4,2-diazaborinine rings. Computational modelling of the reaction mechanism provides insight into the formation of these unique structures, suggesting that a series of B-H, C-N, and B-B bond activation steps are responsible for these "intercalation" reactions between the 1,4,2,3-diazadiborinine and NHCs.}, language = {en} } @article{HeRauchFriedrichetal.2019, author = {He, Jiang and Rauch, Florian and Friedrich, Alexandra and Sieh, Daniel and Ribbeck, Tatjana and Krummenacher, Ivo and Braunschweig, Holger and Finze, Maik and Marder, Todd B.}, title = {N-Heterocyclic Olefins as Electron Donors in Combination with Triarylborane Acceptors: Synthesis, Optical and Electronic Properties of D-π-A Compounds}, series = {Chemistry - A European Journal}, volume = {25}, journal = {Chemistry - A European Journal}, doi = {10.1002/chem.201903118}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-204690}, pages = {13777-13784}, year = {2019}, abstract = {N-heterocyclic olefins (NHOs), relatives of N-heterocyclic carbenes (NHCs), exhibit high nucleophilicity and soft Lewis basic character. To investigate their π-electron donating ability, NHOs were attached to triarylborane π-acceptors (A) giving donor (D)-π-A compounds 1-3. In addition, an enamine π-donor analogue (4) was synthesized for comparison. UV-visible absorption studies show a larger red shift for the NHO-containing boranes than for the enamine analogue, a relative of cyclic (alkyl)(amino) carbenes (CAACs). Solvent-dependent emission studies indicate that 1-4 have moderate intramolecular charge-transfer (ICT) behavior. Electrochemical investigations reveal that the NHO-containing boranes have extremely low reversible oxidation potentials (e.g., for 3, \(E^{ox}_{1/2}\) =-0.40 V vs. ferrocene/ferrocenium, Fc/Fc\(^+\), in THF). Time-dependent (TD) DFT calculations show that the HOMOs of 1-3 are much more destabilized than that of the enamine-containing 4, which confirms the stronger donating ability of NHOs.}, language = {en} } @article{MuellerLuettigMalyetal.2019, author = {Mueller, Stefan and L{\"u}ttig, Julian and Mal{\´y}, Pavel and Ji, Lei and Han, Jie and Moos, Michael and Marder, Todd B. and Bunz, Uwe H. F. and Dreuw, Andreas and Lambert, Christoph and Brixner, Tobias}, title = {Rapid multiple-quantum three-dimensional fluorescence spectroscopy disentangles quantum pathways}, series = {Nature Communications}, volume = {10}, journal = {Nature Communications}, doi = {10.1038/s41467-019-12602-x}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-202529}, pages = {4735}, year = {2019}, abstract = {Coherent two-dimensional spectroscopy is a powerful tool for probing ultrafast quantum dynamics in complex systems. Several variants offer different types of information but typically require distinct beam geometries. Here we introduce population-based three-dimensional (3D) electronic spectroscopy and demonstrate the extraction of all fourth- and multiple sixth-order nonlinear signal contributions by employing 125-fold (1⨯5⨯5⨯5) phase cycling of a four-pulse sequence. Utilizing fluorescence detection and shot-to-shot pulse shaping in single-beam geometry, we obtain various 3D spectra of the dianion of TIPS-tetraazapentacene, a fluorophore with limited stability at ambient conditions. From this, we recover previously unknown characteristics of its electronic two-photon state. Rephasing and nonrephasing sixth-order contributions are measured without additional phasing that hampered previous attempts using noncollinear geometries. We systematically resolve all nonlinear signals from the same dataset that can be acquired in 8 min. The approach is generalizable to other incoherent observables such as external photoelectrons, photocurrents, or photoions.}, language = {en} } @article{GraebGeidel2019, author = {Gr{\"a}b, Patrick and Geidel, Ekkehard}, title = {Spectroscopic studies of food colorings}, series = {World Journal of Chemical Education}, volume = {7}, journal = {World Journal of Chemical Education}, number = {2}, doi = {10.12691/wjce-7-2-13}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-201908}, pages = {136-144}, year = {2019}, abstract = {In chemical education, it is often a challenge to understand the basic principles of spectroscopic techniques due to missing connections to the real world. Therefore, the present contribution offers context-based applications of UV/Vis spectroscopy for analytics of food colorings with which learners can improve their skills regarding this method. The spectroscopic determination of food colorings seems to be a promising approach due to the long tradition and omnipresence of dyes in supermarket products. The therefor-required spectral data for commonly used dyes are provided for educational usage. Qualitative and quantitative analytics of food colorings in four different lemonades and chocolate beans have been used to introduce learners to important analytical techniques like sample preparation or elimination of confounding factors. These analytics also display the limitations of the method in the visible range of light in the case of tartrazine and curcumin. By applying Lambert-Beer-Bouguer's Law in different variations, typical calculations of concentrations can be studied in quantitative analyses. The studied food samples demonstrate the different usage of food colorings depending on the country of sale. Finally, a 3D-printable low-cost photometer suitable for the discussed quantitative analytics in educational contexts is presented.}, language = {en} } @phdthesis{Seufert2019, author = {Seufert, Jens}, title = {Synthese und Reduktionsverhalten neuer Lewis-Basen-Addukte des Bors sowie Redox-aktiver Ligandentransfer durch Silylene}, doi = {10.25972/OPUS-17398}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-173987}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2019}, abstract = {Im Rahmen dieser Arbeit war es m{\"o}glich, diverse Lewis-Basen f{\"u}r deren Einsatz zur Stabilisierung niedervalenter Borverbindungen zu testen. Dabei wurden neuartige Mono- und Diboran(4)-Addukte mit mesoionischen Carbenen, Phosphanen und Alkyl-verbr{\"u}ckten Carbenen synthetisiert, charakterisiert und deren Reduktionsverhalten getestet. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass elektronenreiche Bis(amidinato)- und Bis(guanidinato)silylene eine diverse Vielfalt an Reaktionstypen induzieren und dabei zu Redox-Reaktionen und Liganden{\"u}bertrag neigen.}, subject = {Bor}, language = {de} } @unpublished{BruecknerStennettHessetal.2019, author = {Br{\"u}ckner, Tobias and Stennett, Tom E. and Heß, Merlin and Braunschweig, Holger}, title = {Single and Double Hydroboration of B-B Triple Bonds and Conver- gent Routes to a Cationic Tetraborane}, series = {Journal of the American Chemical Society}, journal = {Journal of the American Chemical Society}, doi = {10.1021/jacs.9b07991}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-188632}, year = {2019}, abstract = {A compound with a boron-boron triple bond is shown to undergo stepwise hydroboration reactions with catecholborane to yield an unsymmetrical hydro(boryl)diborene and a 2,3-dihydrotetraborane. Abstraction of H- from the latter compound produces an unusual cationic, planar tetraborane with a hydrogen atom bridging the central B2 moiety. Spectroscopic and crystallographic data and DFT calculations support a 'protonated diborene' structure for this compound, which can also be accessed via direct protonation of the corresponding diborene.}, language = {en} } @phdthesis{Winner2019, author = {Winner, Lena}, title = {Synthese und Reaktivit{\"a}t neuer Iminoborane}, doi = {10.25972/OPUS-16916}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-169169}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2019}, abstract = {Im Rahmen dieser Arbeit konnte der erste metallfreie, an Raumtemperatur ablaufende Wasserstofftransfer von Amminboran (NH3BH3) auf Iminoborane durchgef{\"u}hrt werden. Bei der Umsetzung von NH3BH3 mit Di tert butyliminoboran XXIIIa wurde die Bildung des hydrierten Iminoborans 1 beobachtet. DFT Rechnungen belegen einen konzertierten H+/H- Transfer von NH3BH3 mit einer Aktivierungsenergie weit unter der vergleichbarer Wasserstoff{\"u}bertragungsreaktionen. Da trotz zahlreicher Versuche keine geeigneten Einkristalle von 1 f{\"u}r eine strukturelle Charakterisierung erhalten werden konnten, wurde 1 mit IPr bzw. etherischer HCl umgesetzt, wobei das Addukt 2 bzw. das 1,2 Additionsprodukt 3 isoliert und vollst{\"a}ndig charakterisiert werden konnte. Dar{\"u}ber hinaus konnten weitere sterisch anspruchsvolle disubstituierte Amminborane dargestellt werden, die ebenfalls die F{\"a}higkeit besitzen, das Di tert butyliminoboran XXIIIa zu hydrieren. Daf{\"u}r wurden die Arylamminborane (Aryl = Dur (4) \& Tip (5)) dargestellt und mit XXIIIa umgesetzt. Hierbei bildeten sich neben 1 die entsprechenden Arylaminoborane 6 und 7. Ein weiteres Ziel war die Synthese neuartiger Iminoborane. Daf{\"u}r wurden zwei ferrocenylsubstituierte Aminoboranpr{\"a}kursoren dargestellt (Schema 53). {\"U}ber eine Chlorsilan Eliminierung sollte aus Verbindung 8 das entsprechende Iminoboran 9 synthetisiert werden. Jedoch zeigten sich in 11B NMR spektroskopischen Untersuchungen nur Zersetzungsprodukte. Des Weiteren wurde versucht, eine HCl Abstraktion mit Hilfe von verschiedenen Abstrahierungs-Reagenzien, ausgehend von dem Aminoboranpr{\"a}kursor 10, zu initiieren. Diesbez{\"u}glich wird 10 mit diversen Substraten (Na[BAr4F], Na[BAr4Cl], NaH, LiTmp und Na[HMDS]) umgesetzt, wobei sich allerdings f{\"u}r keine der eingesetzten Reagenzien die gew{\"u}nschte HCl Eliminierung zeigte. Ferner wurde der Aminoboranpr{\"a}kursor 1,4-Bis{[tert-butyl(trimethylsilyl)amino]-chlorboranyl}durylen 14 erfolgreich dargestellt. Allerdings verlief die Chlorsilan-Eliminierung zu dem Bis-(tert-butylimino)durylenboran 15 im Pyrolyseofen erfolglos. Weitere Syntheseversuche der Aminoborane 16, 17 und 19 als Pr{\"a}kursoren f{\"u}r das (tert-Butylimino) tris bzw. bis (trifluormethyl)phenylboran f{\"u}hrten nicht zum gew{\"u}nschten Ziel (Abbildung 29). Die Bildung dieser Aminoborane l{\"a}uft unselektiv ab und es werden erhebliche Mengen unerw{\"u}nschter Nebenprodukte beobachtet. Daher k{\"o}nnen keine analysenreinen Endprodukte isoliert werden. Im Gegensatz dazu gelang die Darstellung des CF3 meta substituierten Pr{\"a}kursors 21. Durch anschließende Chlorsilan-Eliminierung konnte das (tert Butylimino) 3,5 bis(trifluormethyl)phenylboran 22 isoliert werden. Als Oligomerisierungsprodukt von 22 wurde das Dewar Borazin-Derivat 23 nachgewiesen. Weiterhin wurde der Aminoboranpr{\"a}kursor Trietylphenyl[tert-butyl(trimethylsilyl)amino]chlorboran 24 erfolgreich dargestellt (Schema 56). Nach anschließender Chlorsilaneliminierung im Pyrolyseofen konnte die Bildung des (tert Butylimino)-2,4,6-triethylphenylborans 25 beobachtet werden. Durch Erw{\"a}rmen von 24 f{\"u}r zwei Stunden auf 100 °C wurde das Dimerisierungsprodukt 26 detektiert. Die Umsetzung des Iminoborans 25 mit cAAC lieferte bei tiefen Temperaturen das Addukt 28. Erw{\"a}rmen des Reaktionsgemisches auf Raumtemperatur f{\"u}hrte zur Bildung des Cyclopropan Intermediats 30. Ferner ergab das Erhitzen auf 50 °C unter intramolekularem Ringschluss das bicyclische 1,2-Azaborolidin 31. Außerdem wurde das Azaborinin 27 {\"u}ber eine metallkatalysierte Syntheseroute, ausgehend von dem Iminoboran 25 und dem Rhodiumkatalysator [{RhCl(PiPr3)2}2] LXV, unter Acetylenatmosph{\"a}re dargestellt. Angesichts weiterer Reaktivit{\"a}tsstudien von Iminoboranen gegen{\"u}ber Lewiss{\"a}uren, wurde das Di tert butyliminoboran XXIIIa mit Tris(pentafluorphenyl)boran umgesetzt (Schema 59). Bei der Reaktion findet eine Carboborierung statt; demgem{\"a}ß handelt es sich um eine 1,2 Addition des Borans an das Iminoboran unter Bor-Kohlenstoff Bindungspaltung. DFT Rechnungen zufolge betr{\"a}gt die freie Energie der Reaktion -17.4 kcal mol-1 und l{\"a}uft damit exergonisch ab. Des Weiteren konnte mit dem NHC IDip (1,3-Bis(2,6-diisopropylphenyl)imidazol-2-yliden) in Reaktivit{\"a}tsstudien mit (tert Butylimino)mesitylboran XXIIIb die Bildung des Aminoborans 34 beobachtet werden. Dieses entsteht durch die Migration eines Dipp Restes des NHC´s zum Stickstoffatom des vormaligen Iminoborans. Dieser Reaktionstyp stellt ein neues Beispiel f{\"u}r die Reaktivit{\"a}t zwischen Iminoboranen und NHCs im Gegensatz zu klassischen Adduktformationen dar. Einen weiteren neuartigen Beitrag zur Iminoboranchemie lieferte die Reaktion von Di tert butyliminoboran XXXII und dem von Tacke et al. entwickelten Bis(amidinato)silylen XCVI. Bei dem Reaktionsprodukt handelt es sich um eine bicyclische Silaiminboranstruktur, welche aus der Insertion von XCVI in die BN Dreifachbindung des Iminoborans hervorgeht. DFT Rechnungen best{\"a}tigen eine exergonische Reaktion mit einer Gesamtenergie von -28.4 kcal mol-1. Eine Insertion in eine Bor-Stickstoff-Dreifachbindung ist unter den Reaktivit{\"a}tsstudien mit Iminoboranen ein seltener Reaktionstyp. {\"U}berdies wurde die Reaktion zwischen dem Pentafluorphenyl-(tert-butyl)iminoboran (XCVII) und PiPr3 beobachtet. Dabei fand formal eine CH Aktivierung der drei Isopropyleinheiten von PiPr3 mit den Boratomen von drei XCVII-Einheiten statt. Zus{\"a}tzlich bindet ein Sauerstoff an das Phosphoratom. Die Ursache dieser Beobachtung und der Mechanismus dieser Reaktion ist bislang nicht gekl{\"a}rt.}, subject = {Bor}, language = {de} } @article{BruecknerDewhurstDellermannetal.2019, author = {Br{\"u}ckner, Tobias and Dewhurst, Rian D. and Dellermann, Theresa and M{\"u}ller, Marcel and Braunschweig, Holger}, title = {Mild synthesis of diboryldiborenes by diboration of B-B triple bonds}, series = {Chemical Science}, volume = {10}, journal = {Chemical Science}, doi = {10.1039/C9SC02544H}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-186306}, pages = {7375-7378}, year = {2019}, abstract = {A set of diboryldiborenes are prepared by the mild, catalyst-free, room-temperature diboration of the B-B triple bonds of doubly base-stabilized diborynes. Two of the product diboryldiborenes are found to be air- and water-stable in the solid state, an effect that is attributed to their high crystallinity and extreme insolubility in a wide range of solvents.}, language = {en} } @unpublished{LegarePranckeviciusBraunschweig2019, author = {L{\´e}gar{\´e}, Marc-Andr{\´e} and Pranckevicius, Conor and Braunschweig, Holger}, title = {Metallomimetic Chemistry of Boron}, series = {Chemical Reviews}, journal = {Chemical Reviews}, doi = {10.1021/acs.chemrev.8b00561}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-186317}, year = {2019}, abstract = {The study of main-group molecules that behave and react similarly to transition-metal (TM) complexes has attracted significant interest in recent decades. Most notably, the attractive idea of replacing the all-too-often rare and costly metals from catalysis has motivated efforts to develop main-group-element-mediated reactions. Main-group elements, however, lack the electronic flexibility of TM complexes that arises from combinations of empty and filled d orbitals and that seem ideally suited to bind and activate many substrates. In this review, we look at boron, an element that despite its nonmetal nature, low atomic weight, and relative redox staticity has achieved great milestones in terms of TM-like reactivity. We show how in interelement cooperative systems, diboron molecules, and hypovalent complexes the fifth element can acquire a truly metallomimetic character. As we discuss, this character is powerfully demonstrated by the reactivity of boron-based molecules with H2, CO, alkynes, alkenes and even with N2.}, language = {en} } @unpublished{EnglertStoyArrowsmithetal.2019, author = {Englert, Lukas and Stoy, Andreas and Arrowsmith, Merle and M{\"u}ssig, Jonas H. and Thaler, Melanie and Deißenberger, Andrea and H{\"a}fner, Alena and B{\"o}hnke, Julian and Hupp, Florian and Seufert, Jens and Mies, Jan and Damme, Alexander and Dellermann, Theresa and Hammond, Kai and Kupfer, Thomas and Radacki, Krzysztof and Thiess, Torsten and Braunschweig, Holger}, title = {Stable Lewis Base Adducts of Tetrahalodiboranes: Synthetic Methods and Structural Diversity}, series = {Chemistry - A European Journal}, journal = {Chemistry - A European Journal}, doi = {10.1002/chem.201901437}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-184888}, year = {2019}, abstract = {A series of 22 new bis(phosphine), bis(carbene) and bis(isonitrile) tetrahalodiborane adducts has been synthesized, either by direct adduct formation with highly sensitive B2X4 precursors (X = Cl, Br, I) or by ligand exchange at stable B2X4(SMe2)2 precursors (X = Cl, Br) with labile dimethylsulfide ligands. The isolated compounds have been fully characterized using NMR spectroscopic, (C,H,N)- elemental and, for 20 of these compounds, X-ray crystallographic analysis, revealing an unexpected variation in the bonding motifs. Besides the classical B2X4L2 diborane(6) adducts, some of the more sterically demanding carbene ligands induce a halide displacement leading to the first halide-bridged monocationic diboron species, [B2X3L2]A (A = BCl4, Br, I). Furthermore, low-temperature 1:1 reactions of B2Cl4 with sterically demanding N-heterocyclic carbenes led to the formation of kinetically unstable mono-adducts, one of which was structurally characterized. A comparison of the NMR and structural data of new and literature-known bis-adducts shows several trends pertaining to the nature of the halides and the stereoelectronic properties of the Lewis bases employed.}, language = {en} } @unpublished{BruecknerArrowsmithHessetal.2019, author = {Br{\"u}ckner, Tobias and Arrowsmith, Merle and Heß, Merlin and Hammond, Kai and M{\"u}ller, Marcel and Braunschweig, Holger}, title = {Synthesis of fused B,N-heterocycles by alkyne cleavage, NHC ring-expansion and C-H activation at a diboryne}, series = {Chemical Communications}, journal = {Chemical Communications}, doi = {10.1039/C9CC02657F}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-184899}, year = {2019}, abstract = {The addition of alkynes to a staturated N-heterocyclic carbene (NHC)-supported diboryne results in spontaneous cycloaddition, with complete B≡B and C≡C triple bond cleavage, NHC ring- expansion and activation of a variety of C-H bonds, leading to the formation of complex mixtures of fused B,N-heterocycles.}, language = {en} } @unpublished{ArrowsmithDoemlingSchmidtetal.2019, author = {Arrowsmith, Merle and D{\"o}mling, Michael and Schmidt, Uwe and Werner, Luis and Castro, Abril C. and Jim{\´e}nez-Halla, J. Oscar C. and M{\"u}ssig, Jonas and Prieschl, Dominic and Braunschweig, Holger}, title = {Spontaneous trans-Selective Transfer Hydrogenation of Apolar B=B Double Bonds}, series = {Angewandte Chemie, International Edition}, journal = {Angewandte Chemie, International Edition}, doi = {10.1002/anie.201902656}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-184874}, year = {2019}, abstract = {The transfer hydrogenation of NHC-supported diborenes with dimethylamine borane proceeds with high selectivity for the trans-1,2-dihydrodiboranes(6). DFT calculations suggest a stepwise proton-first-hydride-second reaction mechanism via an intermediate μ-hydrodiboronium dimethylaminoborate ion pair.}, language = {en} } @phdthesis{Schuster2019, author = {Schuster, Julia Katharina}, title = {Lewis-Basen-Stabilisierte Mono- und Dinukleare Verbindungen des Galliums und Niedervalente Verbindungen des Berylliums - Darstellung und Reaktivit{\"a}tsstudien}, doi = {10.25972/OPUS-16638}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-166381}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2019}, abstract = {The present work is divided into two parts, the first of which is concerned with the synthesis and reactivity of carbene-stabilized gallium compounds. The second part of this thesis adresses the synthesis of novel, beryllium-containing compounds, whereby, in addition to investigations into new structural motifs of linear, sp-hybridized beryllium compounds, the stabilization of low valent beryllium complexes by the use of carbene ligands is a central part of this thesis. 1 Lewis-base-stabilized gallium compounds In this chapter, two different synthetic routes towards carbene stabilized, low-valent gallium compounds were investigated. By the use of CAAC ligands, four different [GaCl3(RCAAC)]-species (R = Me, Cy, Et, Menth) were realized, and investigated in terms of their reactivity towards reducing agents. However, all experimental approaches led to either decomposition products or renewed isolation of the starting materials and the synthesis of dinuclear gallium compounds via reductive coupling of two CAAC-Ga fragments was found not to be feasible. A different approach towards low-valent gallium compounds was the chemical reduction of Lewis-base-stabilized digallanes(4), in which the two gallium atoms are already connected via a σ bond. The synthesis of such compounds by reaction of either the subhalide ´GaI` or the mixed-valent salt [Ga]+[GaCl4]- with two equivalents of the free MeCAAC did not afford the double Lewis-base-stabilized [Ga2X4(MeCAAC)2] species (X = I, Cl). However, [Ga2Cl4(MeCAAC)2] was accessible through ligand exchange reaction of [Ga2Cl4(1,4-dioxane)2] with two equivalents of MeCAAC, due to the relatively weakly-coordinating nature of 1,4-dioxane. In an analogous fashion, three additional Lewis-base-stabilized digallanes(4) could be realized when the carbenes CyCAAC, SIDep und IDipp were used. The reactivity of the Lewis-base-stabilized digalliumtetrachlorides was tested towards different reducing agents. However, none of the reactions led to a distinct product formation and the synthesis of neutral, Ga-Ga multiple bond systems could not be realized in this manner. However, treatment of [Ga2Cl4(MeCAAC)2] with two equivalents of 1,3,2 diazaborolyllithium induced Ga-Ga bond cleavage and [GaCl2{B(NDippCH)2}(MeCAAC)] was isolated as the only boron-containing compound. The halide exchange reactions of the double Lewis-base adducts of digalliumtetrachloride were also investigated. Treatment of [Ga2Cl4(MeCAAC)2] and [Ga2Cl4(CyCAAC)2] with 1.3 molar equivalents of either BBr3 or BI3, well established reagents for halide exchange at other Group 13 elements, yielded the corresponding [Ga2X4(MeCAAC)2] (X = Br, I ) and [Ga2X4(CyCAAC)2] (X = Br, I), with retention of the carbene ligands. Also, the reaction of [Ga2Br4(CyCAAC)2] with BI3 afforded the fully iodinated species. In contrast to the MeCAAC-stabilized compounds, which feature extreme insolubility in common organic solvents, the CyCAAC-stabilized compounds could be characterized by NMR spectroscopy and X-ray diffraction. 2 Lewis-base-stabilized beryllium compounds The reaction of BeCl2 with two equivalents 1,3,2-diazaborolyllithium provided the homoleptic, linear Be{B(NDippCH)2}2. In its 9Be NMR spectrum, the compound shows a chemical shift of δ = 45 ppm, significantly outside the normal range of two-coordinate beryllium compounds. The electrophilic nature of the beryllium center in Be{B(NDippCH)2}2 was calculated by quantum chemical calculations and demonstrated by its reactivity towards different substrates: methanolysis of Be{B(NDippCH)2}2 induced a Be-B bond cleavage, and, along with insoluble materials presumed to be the polymeric beryllium methanolate, cleanly afforded the protonated 1,3,2 diazaborole. The use of deuterated MeOD in the reaction confirmed methanol as the proton source. Treatment of Be{B(NDippCH)2}2 with one equivalent of the small carbene IMe effected addition at the beryllium center to yield the trigonal mixed Lewis-base adduct. The heteroleptic BeCl{B(NDippCH)2} could not be synthesized by the reaction of BeCl2 with equimolar amounts of 1,3,2-diazaborolyllithium. Therefore, [BeClCp*] was used as starting material for the synthesis of novel, heteroleptic sp-hybridized beryllium species. Treatment of [BeClCp*] with various NHCs did not lead to the expected adduct formation, but yielded, only in the case of IiPr, the metallocene [BeCp*2] and the double Lewis-base adduct [BeCl2(IiPr)2] in a ligand exchange reaction. The reaction of [BeClCp*] with equimolar amounts of 1,3,2 diazaborolyllithium formed the linear coordinated [BeCp*{B(NDippCH)2}] in a salt elimination reaction. A central part of this work was the monomerization of BeCl2 by the use of CAAC ligands. Four differerent [BeCl2(RCAAC)] species (R = Me, Cy, Et, Menth) were synthesized via reaction of the corresponding free carbenes and BeCl2. Furthermore, the reactivity of these kinds of compounds towards different substrates was investigated. Treatment of [BeCl2(MeCAAC)] with equimolar amounts of 1,3,2-diazaborolyllithium afforded the trigonal mixed Lewis-base adduct [BeCl{B(NDippCH)2}(MeCAAC)] in a salt elimination reaction. This compound showed limited stability under reduced pressure, in solution as well as in the solid state, and subsequently formed the protonated 1,3,2 diazaborole and a beryllium containing compound that could not be further identified. The reaction of [BeCl2(MeCAAC)] with Bogdanović-Magnesium ([Mg(C14H10)(thf)3]) provided the CAAC-stabilized berylliumanthracendiyl [Be(C14H10)(MeCAAC)], which was isolated as a red solid. The mechanism of this reaction might be described as a nucleophilic addition of the dianionic anthracene unit to the beryllium center with concomitant loss of MgCl2. [Be(C14H10)(MeCAAC)] shows structural similarities to the magnesium containing species [Mg(C14H10)(thf)3], as both compounds show a non-planar anthracene moiety in their solid-state structures, due to the loss of aromaticity of the substituent. None of the attempts to chemically reduce the various [BeCl2(RCAAC)] compounds with a range of one-electron reducing agents afforded a selective reaction product, and either decomposition products or starting materials were isolated. However, treatment of the Lewis-base adducts [BeCl2(MeCAAC)] and [BeCl2(CyCAAC)] with potassium graphite in the presence of an additional equivalent of RCAAC (R = Me, Cy) yielded the homoleptic and heteroleptic compounds [Be(CyCAAC)2], [Be(MeCAAC)2] and [Be(MeCAAC)(CyCAAC)]. The solid-state structures of the double Lewis-base stabilized beryllium compounds show linear geometries around the beryllium center and significant differences to their beryllium-containing starting materials. A contraction of the Be1-C1 bonds as well as an elongation of the ligand-centered C1-N1 bonds was observed, indicative of strong Be-C bonding. Whereas the beryllium atom is usually found in its +II oxidation state, the central atom in the linear [Be(CAAC)] compounds is formally in its elemental form. Therefore, these compounds represent the first neutral complexes with a formally zerovalent CAAC-stabilized s-block element. The unusual electronic structure of these compounds is emphasized by their deep violet color (λmax (THF) = 575/579 nm). Quantum chemical calculations describe the bonding situation in [Be(CAAC)2] with a combination of donor-acceptor interactions between two ground-state singlet CAAC ligands and Be(0) in a 1s22s02p2 electronic configuration, resulting in a 3c 2e- π bond stretching over the C Be C core. Furthermore, the stabilization arising from π backdonation from Be to the CAAC ligands was found to significantly predominate over that from σ-donation from CAAC to the beryllium center. The NHC-stabilized compounds [Be(IDipp)2] and [Be(IDipp)(IMes)] and the mixed NHC/CAAC-stabilized species [Be(MeCAAC)(NHC)] (NHC = IDipp, IMes, SIDep) could not be synthesized. This might be explained by the different electronic properties of the carbenes. On the one hand, the π-accepting abilities of the NHCs are likely insufficient to form a 3c 2e- π bond. On the other hand, the stability of the mixed CAAC/NHC stabilized Be(0) compounds might not be sufficient due to differences in the σ-donating and π accepting properties of the ligands, which limits the formation of a symmetrical 3c 2e- π bond across the C-Be-C unit.}, subject = {Beryllium}, language = {de} } @article{RamlerPoaterHirschetal.2019, author = {Ramler, Jacqueline and Poater, Jordi and Hirsch, Florian and Ritschel, Benedikt and Fischer, Ingo and Bickelhaupt, F. Matthias and Lichtenberg, Crispin}, title = {Carbon monoxide insertion at a heavy p-block element: unprecedented formation of a cationic bismuth carbamoyl}, series = {Chemical Science}, volume = {10}, journal = {Chemical Science}, doi = {10.1039/C9SC00278B}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-181627}, pages = {4169 - 4176}, year = {2019}, abstract = {Major advances in the chemistry of 5th and 6th row heavy p-block element compounds have recently uncovered intriguing reactivity patterns towards small molecules such as H\(_2\), CO\(_2\), and ethylene. However, well-defined, homogeneous insertion reactions with carbon monoxide, one of the benchmark substrates in this field, have not been reported to date. We demonstrate here, that a cationic bismuth amide undergoes facile insertion of CO into the Bi-N bond under mild conditions. This approach grants direct access to the first cationic bismuth carbamoyl species. Its characterization by NMR, IR, and UV/vis spectroscopy, elemental analysis, single-crystal X-ray analysis, cyclic voltammetry, and DFT calculations revealed intriguing properties, such as a reversible electron transfer at the bismuth center and an absorption feature at 353 nm ascribed to a transition involving σ- and π-type orbitals of the bismuth-carbamoyl functionality. A combined experimental and theoretical approach provided insight into the mechanism of CO insertion. The substrate scope could be extended to isonitriles.}, language = {en} } @phdthesis{Boehnke2019, author = {B{\"o}hnke, Julian}, title = {Reaktivit{\"a}t niedervalenter, Carben-stabilisierter Bor-Bor-Mehrfachbindungssysteme}, doi = {10.25972/OPUS-16333}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-163335}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2019}, abstract = {Im Rahmen dieser Arbeit war es m{\"o}glich, vielf{\"a}ltige Reaktivit{\"a}ten des Diborakumulens (7) und davon abgeleiteter Verbindungen zu untersuchen. H{\"a}ufig begr{\"u}ndet in den bemerkenswerten elektronischen Eigenschaften der verwendeten CAAC-Liganden, konnten neuartige und teilweise ungew{\"o}hnliche Bindungsmodi an niedervalenten Borspezies beobachtet werden. Der Einfluss der starken σ-Donor-F{\"a}higkeiten und der hohen π-Acidit{\"a}t der cyclischen (Alkyl)(amino)carbene spiegeln sich hierbei in vergleichenden Reaktivit{\"a}tsstudien mit den entsprechenden NHC-stabilisierten Bor-Bor-Mehrfachbindungssystemen wider. Zun{\"a}chst wurde jedoch auf die Synthese weiterer Diborakumulene eingegangen und am Beispiel der Bis(CAACCy)-stabilisierten B2-Einheit (12) erfolgreich durchgef{\"u}hrt. Mit vergleichbaren 11B-NMR-Verschiebungen und Bindungsl{\"a}ngen unterscheidet sich die Verbindung in ihren elektronischen Eigenschaften kaum von B2(CAAC)2 (7), welches aufgrund der besseren Zug{\"a}nglichkeit f{\"u}r die Reaktivit{\"a}tsstudien eingesetzt wurde. Grundlegende Studien zum Redoxverhalten des Diborakumulens zeigten die vollst{\"a}ndige, oxidative Spaltung der Bor-Bor-Bindung mit Chlorgas unter Ausbildung eines CAAC-stabilisierten Bortrichlorid-Fragments. Die Arbeiten zum Bis(boraketen) 17 und die Darstellung des Bis(boraketenimins) 18 durch die Umsetzung des Diborakumulens mit Kohlenstoffmonoxid bzw. geeigneten Isocyaniden, stellte einen ersten gr{\"o}ßeren Teilbereich dieser Arbeit dar. Durch die enorme π-R{\"u}ckbindung in die CAAC-Liganden und die CO-Liganden aus der elektronenreichen B2-Einheit kommt es in 17 zu einer Aufweitung der B-B-Bindung und orthogonal zueinander stehenden Molek{\"u}lh{\"a}lften. Im weiteren Verlauf konnte ein Mechanismus f{\"u}r die Addition von CO an B2(CAAC)2 gefunden werden, in dem aufgrund hoher energetischer Barrieren eine Umsetzung zum Bis(boralacton) - einer Spezies, die f{\"u}r die Reaktion von Kohlenstoffmonoxid mit NHC-stabilisierten Diborinen gefunden wurde - unterbunden wird. Die elektronischen und strukturellen Unterschiede zwischen Diborinen und dem Diborakumulen 7 konnten so erstmals anhand definierter Reaktionsbedingungen evaluiert werden. Die Reaktion von 7 mit zwei {\"A}quivalenten tert-Butylisocyanid f{\"u}hrte zur Bildung eines Bis(boraketenimins). {\"A}hnlich wie im Bis(boraketen) 17 kommt es auch hier unter anderem zu einer starken π-R{\"u}ckbindung in den Isocyanidliganden einhergehend mit der Aufweitung der B-B-Bindung und orthogonal zueinander stehenden Molek{\"u}lh{\"a}lften. Die Thermolyse der Verbindung f{\"u}hrte zu einer Abspaltung zweier tert-Butylradikale und zur Bildung des ersten, strukturell charakterisierten Dicyanodiborens 20. Das Dicyanodiboren zeigte hier eine strukturelle Besonderheit: W{\"a}hrend ein CAAC-Ligand in Konjugation mit dem π-System der B2-Einheit steht, zeigt der zweite CAAC-Ligand eine orthogonale Orientierung zu diesem, was vermutlich zu einer Polarisierung der B=B-Doppelbindung f{\"u}hrt und potentiell hochinteressante Reaktivit{\"a}ten erm{\"o}glicht. So f{\"u}hrte die Umsetzung von 20 mit Kohlenstoffmonoxid zur Spaltung der B-B-Bindung und Insertion eines µ2-gebundenen CO-Molek{\"u}ls in die BB-Einheit. Die Tatsache, dass ein {\"a}hnliches Reaktionsverhalten bisher nur vom ebenfalls CAAC-stabilisierten Dihydrodiboren 22 bekannt war (vide infra), demonstrierte an diesem Beispiel eindeutig die bemerkenswerten F{\"a}higkeiten von CAACs reaktive, niedervalente Hauptgruppenelementverbindungen zu stabilisieren. Die Reaktivit{\"a}t des Diborakumulens 7 gegen{\"u}ber Diwasserstoff stellte einen weiteren, großen Teilaspekt dieser Arbeit dar. Das R{\"u}hren von 7 unter einer H2-Atmosph{\"a}re f{\"u}hrte zur 1,2-Addition des H2-Molek{\"u}ls an die B2-Einheit unter Ausbildung eines trans-st{\"a}ndigen, Basen-stabilisierten Dihydrodiborens 22. Im Gegensatz zum Dicyanodiboren (20) handelt es sich bei 22 um eine C2-symmetrische Verbindung, dessen π-System im HOMO aufgrund der π-Acidit{\"a}t der CAAC-Liganden {\"u}ber das gesamte C-B-B-C-Grundger{\"u}st delokalisiert ist. Die Hydrierung wurde ebenfalls mit hochreinem D2 durchgef{\"u}hrt, um eine Hydridabstraktion aus dem L{\"o}sungsmittel auszuschließen. DFT-Berechnungen konnten zudem die Bor-gebundenen Wasserstoffatome als Hydride klassifizieren und den Mechanismus der Addition von Diwasserstoff an die B2-Einheit ermitteln. Mit einem berechneten, exothermen Reaktionsverlauf stellt die Umsetzung von 7 zu 22 auf diesem Weg das erste Beispiel einer nicht katalysierten Hydrierung einer homodinuklearen Mehrfachbindung der 2. Periode dar. Das CAAC-stabilisierte Dihydrodiboren 22 zeigte im Verlauf dieser Arbeit vielf{\"a}ltige Bindungsmodi aus der Umsetzung mit Kohlenstoffmonoxid. Unter anderem die Eigenschaft von CAACs, eine 1,2-Wasserstoffwanderung von angrenzenden BH-Einheiten auf das Carbenkohlenstoffatom zu beg{\"u}nstigen, f{\"u}hrte zur Ausbildung verschiedener Tautomere. W{\"a}hrend das Produkt aus der formalen Addition und Insertion von zwei CO-Molek{\"u}len (24) lediglich unter CO-Atmosph{\"a}re stabil war, konnte unter Argonatmosph{\"a}re ein Tautomerengemisch von 25 mit intakter Bor-Bor-Bindung und einer Boraketeneinheit isoliert werden. W{\"a}hrend dieser Prozess vollst{\"a}ndig reversibel war, f{\"u}hrte das Erhitzen von 25 zur Bildung eines Alkylidenborans (26), welches ebenfalls in zwei tautomeren Formen vorlag. Dar{\"u}ber hinaus konnte die Bildung einer weiteren Spezies (27) in geringen Ausbeuten beobachtet werden, die aus der vollst{\"a}ndigen Spaltung eines CO-Fragments und der Bildung einer intramolekularen C≡C-Dreifachbindung resultierte. VT-NMR- und Korrelationsexperimente, Kristallisationen unter verschiedenen Atmosph{\"a}ren, Schwingungsspektroskopie sowie die mechanistische Analyse der Umsetzungen basierend auf DFT-Berechnungen erm{\"o}glichten hier einen tiefen und detaillierten Einblick in die zugrunde liegenden Prozesse. Die thermische Umsetzung des Dihydrodiborens 22 mit Acetylen f{\"u}hrte wider Erwarten nicht zur Cycloaddition an die B=B-Doppelbindung, sondern zur Insertion in diese. Das erhaltene Produkt 28 zeigte eine C2-symmetrische Struktur und durchg{\"a}ngig sp2-hybridisierte Kohlenstoff- und Borzentren entlang der Hauptachse. Eine DFT-Studie ergab ein konjugiertes π-System, dass dem 1,3,5-Hexatrien stark {\"a}hnelte. Eine weitere Umsetzung von 22 mit zwei {\"A}quivalenten Diphenyldisulfid f{\"u}hrte ebenfalls zur Spaltung der B=B-Doppelbindung und zur Ausbildung eines CAAC-stabilisierten, sp3-hybridisierten Monoborans. Das Diborakumulen 7 konnte in zwei weiteren Reaktivit{\"a}tsstudien selektiv mit Kohlenstoffdioxid und Aceton umgesetzt werden. Die Reaktion von B2(CAAC)2 mit zwei CO2-Molek{\"u}len f{\"u}hrte zur Ausbildung einer Spezies mit einer Boraketenfunktionalit{\"a}t und einem Bors{\"a}ureesterderivat (30). F{\"u}r die Aktivierung von Kohlenstoffdioxid an unpolaren Mehrfachbindungen gab es bisher kein Beispiel in der Literatur, sodass diese mechanistisch untersucht wurde. Hier erfolgte die Reaktion {\"u}ber eine ungew{\"o}hnliche, sukzessive [2+1]-Cycloaddition an die koordinativ unges{\"a}ttigten Boratome mit einem insgesamt stark exergonen Verlauf. Die Umsetzung von 7 mit Aceton f{\"u}hrte zur Ausbildung eines f{\"u}nfgliedrigen Heterocyclus mit einer C=C-Doppelbindung und asymmetrisch verbr{\"u}ckter Bor-Bor-Bindung mit einem orthogonal zum Heterocyclus stehenden μ2-Hydrid. Interessanterweise zeigte hier eine vergleichende Studie von Tobias Br{\"u}ckner an einem SIDep-stabilisierten Diborin bei einer analogen Reaktionsf{\"u}hrung ein 1,2-Enol-Additionsprodukt, sodass der zugrunde liegende Reaktionsmechanismus ebenfalls untersucht wurde. W{\"a}hrend das 1,2-Enol-Additionsprodukt als Intermediat zur Bildung von 31 beschrieben werden konnte, f{\"u}hrten moderate Energiebarrieren und ein deutlich exergoner Reaktionsverlauf im Fall des Diborakumulens zu einer doppelten Acetonaktivierung. F{\"u}r 31 konnte dar{\"u}ber hinaus ein Isomerengemisch beobachtet werden, das nach der Bildung nicht mehr ineinander {\"u}berf{\"u}hrt werden konnte. Die Reaktion des Diborakumulens mit M{\"u}nzmetallhalogeniden ergab f{\"u}r die Umsetzung von 7 mit drei {\"A}quivalenten Kupfer-(I)-chlorid-Dimethylsulfidaddukt eine T-f{\"o}rmige Koordination von drei CuCl-Fragmenten an die B2-Einheit (33). Setzte man das Diborakumulen 7 mit einem {\"A}quivalent IMeMe um, bildete sich das heteroleptisch substituierte Mono-Basenaddukt 34. Dieses zeigte eine thermische Labilit{\"a}t, sodass sich nach einem Zeitraum von 24 Stunden bei erh{\"o}hter Temperatur selektiv das Produkt einer CH-Aktivierung isolieren ließ. Das gleiche Produkt (35) konnte ebenfalls durch die Zugabe einer Lewis-S{\"a}ure (Galliumtrichlorid) zu 34 nach kurzer Zeit bei Raumtemperatur erhalten werden. Setzte man 34 mit einem weiteren {\"A}quivalent IMeMe um, so bildete sich das Bis(IMeMe)-Addukt des Diborakumulens 36, das zun{\"a}chst an das Bis(CO)-Addukt 17 erinnerte und durch die hohe sterische Spannung im System eine stark aufgeweitete Bor-Bor-Bindung besitzt. Die Reaktion von 34 gegen{\"u}ber Kohlenstoffmonoxid lieferte das heteroleptisch substituierte Basenaddukt 37. Das elektronenreiche Boratom des Boraketenstrukturfragments f{\"u}hrt hier zu einer erheblichen π-R{\"u}ckbindung in den CO-Liganden, der die niedrigsten, zu diesem Zeitpunkt jemals beobachteten Wellenzahlen f{\"u}r die CO-Schwingung in einer derartigen Funktionalit{\"a}t aufweist. Eine abschließende Umsetzung des Mono-Basenaddukts 34 mit Diwasserstoff f{\"u}hrte zur spontanen Hydrierung beider Boratome und zur Spaltung der Bor-Bor-Bindung. Die Reaktionsmischung zeigte nach erfolgter Reaktion ein 1:1-Verh{\"a}ltnis aus einem CAAC-stabilisierten BH3-Fragment 39 und einem zweifach Basen-stabilisierten BH-Borylen 38. Die Spaltung einer Bor-Bor-(Mehrfach)-Bindung zur Synthese von heteroleptisch Lewis-Basen-stabilisierten Borylenen stellte dabei einen bisher nicht bekannten Zugang zu dieser Verbindungsklasse dar. Ein sehr großer Teilbereich dieser Arbeit besch{\"a}ftigte sich mit der Synthese und Reaktivit{\"a}t von Diborabenzol-Derivaten. Setzte man das Diborakumulen 7 mit Acetylen um, so konnte die Bildung eines CAAC-stabilisierten 1,4-Diborabenzols beobachtet werden. Das planare Grundger{\"u}st, C-C- und B-C-Bindungen im Bereich von (partiellen) Doppelbindungen, stark entschirmte Protonen des zentralen B2C4H4-Heterocyclus, Grenzorbitale, die denen des Benzols {\"a}hneln, sowie negative NICS-Werte stellen 42 als einen 6π-Aromaten dar, der mit seinem energetisch stark destabilisierten HOMO als elektronenreicher Ligand in der {\"U}bergangsmetallchemie eingesetzt werden konnte (vide infra). Die Reaktion von B2(CAAC)2 mit Propin bzw. 2-Butin lieferte hingegen 2π-aromatische, paramagnetische Verbindungen mit Schmetterlingsgeometrie aus der [2+2]-Cycloaddition an die Bor-Bor-Bindung und anschließender Umlagerung zu den thermodynamisch stabileren 1,3-Diboreten. Die weitere, thermisch induzierte Umsetzung von 40 und 41 mit Acetylen erm{\"o}glichte die Darstellung der Methyl-substituierten 1,4-Diborabenzol-Derivate 43 und 44. Um die Eigenschaften des CAAC-stabilisierten 1,4-Diborabenzols zu analysieren, wurde sowohl die Redoxchemie von 42 als auch dessen potentieller Einsatz als η6-Ligand an {\"U}bergangsmetalle der Chromtriade untersucht. Es zeigte sich, dass durch die Reduktion mit Lithium die Darstellung des zweifach reduzierten Diborabenzols 45 m{\"o}glich war. Die Ausbildung eines quinoiden Systems f{\"u}hrte hier zu einem Isomerengemisch aus cis/trans-konfigurierten CAAC-Liganden. Die Umsetzung der isolierten Verbindung mit 0.5 {\"A}quivalenten Zirkoniumtetrachlorid f{\"u}hrte quantitativ zur Bildung von 42 und demonstrierte somit das hohe Reduktionspotential der dilithiierten Spezies. Durch die Reaktion von 42 mit [(MeCN)3M(CO)3] (M = Cr, Mo, W) gelang dar{\"u}ber hinaus die Darstellung von 18-Valenzelektronen-Halbsandwichkomplexen. Die Koordination des elektronenreichen Heteroarens an die Metalltricarbonyl-Segmente lieferte die niedrigsten, zu diesem Zeitpunkt je beobachteten Carbonylschwingungen f{\"u}r [(η6-aren)M(CO)3]-Komplexe, die durch den starken, elektronendonierenden Einfluss des Liganden auf das Metall und die daraus resultierende erhebliche R{\"u}ckbindung in die antibindenden π*-Orbitale der CO-Liganden hervorgerufen werden. DFT-Analysen der Verbindungen zeigten zudem im Vergleich zu [(η6-C6H6)Cr(CO)3] signifikant h{\"o}here Bindungsenergien zwischen dem Metallfragment und dem 1,4-Diborabenzol und unterstreichten zusammen mit weiteren spektroskopischen und theoretischen Analysen die bemerkenswerten Eigenschaften von 42 als {\"u}beraus stark elektronendonierender Ligand. Letztlich gelang in einer Reaktivit{\"a}tsstudie am Wolframkomplex 48 die Darstellung eines Mono-Radikalanions (49), das vermutlich das erste Beispiel eines monoanionischen Aren-Metalltricarbonyl-Komplexes der Gruppe 6 darstellt. Ein abschließendes, großes Thema dieser Arbeit besch{\"a}ftigte sich mit der Synthese von Biradikalen aus verdrehten Doppelbindungen und dem Vergleich mit den verwandten, diamagnetischen Diborenen. Die Reaktion des Diborakumulens mit verschieden substituierten Disulfiden und einem Diselenid f{\"u}hrte zur Ausbildung von persistenten, paramagnetischen, biradikalischen Spezies durch die 1,2-Addition an die Bor-Bor-Mehrfachbindung. W{\"a}hrend die Addition der Substrate an das IDip-stabilisierte Diborin 5 geschlossenschalige, diamagnetische Diborene mit coplanarer Anordnung der Substituenten lieferte, konnte nach der Addition der Substrate an das Diborakumulen 7 stets eine Bor-Bor-Einfachbindung mit orthogonaler Ligandenorientierung festgestellt werden. ESR-spektroskopische und magnetische Messungen der Proben ergaben f{\"u}r 51e einen Triplett-Grundzustand bei Raumtemperatur und durch den captodativen-Effekt der π-Donor Stickstoffatome und der π-Akzeptor Boratome eine erhebliche Delokalisierung der ungepaarten Elektronen in die Liganden. Detaillierte theoretische Studien konnten dar{\"u}ber hinaus zeigen, dass die Singulett-Zust{\"a}nde der synthetisierten Diborene stabiler als die Triplett-Zust{\"a}nde sind und dass die Triplett-Zust{\"a}nde der paramagnetischen Verbindungen 51a,b,e stabiler als die entsprechenden Singulett-Zust{\"a}nde sind. Die Verbindungen liegen stets in ihrem Grundzustand vor und lieferten somit hochinteressante Modellsysteme zum tieferen Verst{\"a}ndnis dieser Verbindungsklasse.}, subject = {Bor}, language = {de} } @unpublished{StennettBissingerGriesbecketal.2019, author = {Stennett, Tom E. and Bissinger, Philipp and Griesbeck, Stefanie and Ullrich, Stefan and Krummenacher, Ivo and Auth, Michael and Sperlich, Andreas and Stolte, Matthias and Radacki, Krzysztof and Yao, Chang-Jiang and W{\"u}rthner, Frank and Steffen, Andreas and Marder, Todd B. and Braunschweig, Holger}, title = {Near-Infrared Quadrupolar Chromophores Combining Three-Coordinate Boron-Based Superdonor and Superacceptor Units}, series = {Angewandte Chemie, International Edition}, journal = {Angewandte Chemie, International Edition}, doi = {10.1002/anie.201900889}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-180391}, year = {2019}, abstract = {In this work, two new quadrupolar A-π-D-π-A chromophores have been prepared featuring a strongly electron- donating diborene core and strongly electron-accepting dimesitylboryl F(BMes2) and bis(2,4,6-tris(trifluoromethyl)phenyl)boryl (BMes2) end groups. Analysis of the compounds by NMR spectroscopy, X-ray crystallography, cyclic voltammetry and UV-vis-NIR absorption and emission spectroscopy indicated that the compounds possess extended conjugated π-systems spanning their B4C8 cores. The combination of exceptionally potent π-donor (diborene) and π- acceptor (diarylboryl) groups, both based on trigonal boron, leads to very small HOMO-LUMO gaps, resulting in strong absorption in the near-IR region with maxima in THF at 840 and 1092 nm, respectively, and very high extinction coefficients of ca. 120,000 M-1cm-1. Both molecules also display weak near-IR fluorescence with small Stokes shifts.}, language = {en} } @phdthesis{Feizy2019, author = {Feizy, Nilab}, title = {iClick-Reaktionen von Palladium(II)azid- und Platin(II)azid-Komplexen mit tridentaten N,N,N-Chelatliganden und elektronenarmen Alkinen}, doi = {10.25972/OPUS-17893}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-178938}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2019}, abstract = {Katalysatorfreie [3+2]-Cycloadditionen von Aziden mit Alkinen werden in der bioorthogonalen Chemie h{\"a}ufig verwendet und haben großes Potential zur milden Synthese von Biokonjugaten. W{\"a}hrend solche Reaktionen in der Ligandenperipherie von Metallkomplexen h{\"a}ufiger angewendet werden ist, sind solche Reaktionen direkt in der inneren Koordinationssph{\"a}re von Metallzentren bisher nur wenig erforscht. Die neue Beispiele daf{\"u}r sind die Synthese und Untersuchungen der Kinetik und Reaktivit{\"a}t einer Reihe von Rhodium(III)azid-Halbsandwichkomplexen der allgemeinen Formel [Rh(Cp*)(N3)(bpyR,R)]+ oder von isoelektronische und isostrukturelle Molybd{\"a}n(II)azid- und Wolfram(II)azid-Komplexe mit verschiedenen elektronenarme Alkine. Das Ziel der vorliegenden Arbeit waren daher iClick-Reaktionen (engl. inorganic click, „iClick") von Palladium(II)azid- und Platin(II)azid-Komplexen der allgemeinen Formel [M(N3)(L)]+ und [M(N3)(L)] mit elektronenarmen Alkinen Dimethylacetylendicarboxylat (DMAD) und 4,4,4-Trifluorobut-2-ins{\"a}ureethylester. Als Liganden kamen die N,N,N-Chelatoren 1,3-Bis(arylimino)isoindolin (HL1-4) die sich nur im Bezug auf die Position der Methylgruppen in den Pyridinringen unterscheiden, 6',6"-Dimethyl-2',2:6,2"-terpyridin (L5) und 2,6-Bis(3-pyridazinyl)pyridin (L6) zum Einsatz. Die Reaktionen von L1-L4 mit [MCl2(cod)] (M = Pd, Pt) liefert neutrale Komplexe [MCl(L1-3)] und f{\"u}r L5 einfach geladene [MCl(L5)]+. Das koordinierte Chlorid wurde dann mit Natriumazid substituiert. Im abschließenden Teil der Arbeit wurde die zwei Alkinen in iClick-Reaktion verwendet um Palladium(II)- und Platin-Triazolat-Komplexe zu synthetisieren. F{\"u}r die resultierenden Triazolat-Komplexe wurde eine N2-koordinierten des Triazolat-Liganden durch R{\"o}ntgenstrukturanalyse f{\"u}r baii-Triazolat-Komplexe best{\"a}tigt. Besonderes Merkmal dieser Verbindungen ist, dass der Triazolat-Ligand aus Platzmangel senkrecht zum 1,3-Bis(arylimino)isoindolin-Ligand steht. In verwandten Terpyridin-Komplexen sind der mono- und tridentate Ligand dagegen coplanar. Mit 1,3-Bis(6-methyl-2-pyridylimino)isoindolin als Ligand konnten man keine Metall-Komplexe hergestellt werden, da die zus{\"a}tzlichen Methylgruppem in 6',6"-Positionen aus sterische Gr{\"u}nden eine Reaktion mit [MCl2(cod)] verhindern. Auch der in drei Stufen synthetisierte Ligand 6',6"-Dimethyl-2',2:6,2"-terpyridin der im Vergleich zu Terpyridin zwei zus{\"a}tzliche Methylgruppen in 6',6"-Position besitzen reagiert nur mit [PdCl2(cod)] nicht aber mit [PtCl2(cod)], da der Ionenradius von Pt(II) gr{\"o}ßer als der von Pd(II) ist. Die hergestellte Chlorid-, Azid- und Triazolat-Komplexe mit L5 als N,N,N-Chelator waren nur in DMSO L{\"o}slich. Darin zersetzt es sich jedoch teilweise wieder in den freien Liganden. Die zus{\"a}tzlichen Methylgruppem in 6',6"-Positionen verhindern aus sterische Gr{\"u}nden die Chlorid-, Azid- und Triazolat-Komplexe stabil zu bleiben. Ligand L6 konnte nur in sehr niedrige Ausbeute isoliert werden, da in der letzten Stufe bzw. bei Stille-Kupplung zwischen 2,6-Bis(trimethylstannyl)pyridin und 3-Iodopyridazin die Homokupplungsprodukte von 3-Iodopyridazin entsteht, sodass die nicht getrennt werden konnten. Aufgrund der niedrigen Ausbeute wurden dann mit L6 keine Metall-Komplexe hergestellt. Die Kinetik der iClick-Reaktion ist ein entscheidender Faktor, wenn diese f{\"u}r die Markierung von Bio(makro)molek{\"u}len eingesetzt werden soll, da die Markierungsreaktion schneller als der interessierende biologische Prozess ablaufen muss. Daher wurden mit IR- und UV/Vis-Spektroskopie die Geschwindigkeitskonstanten pseudoerster Ordnung f{\"u}r die iClick-Reaktion der verschiedenen baii-Palladium(II)azid- und baii-Platin(II)azid-Komplexe mit Dimethylacetylendicarboxylat (DMAD) und 4,4,4-Trifluorobut-2-ins{\"a}ureethylester bestimmt. Hier sollte insbesondere der Einfluss der zus{\"a}tzlichen Methylgruppen in 4',4"- bzw. 5',5"-Positionen am 1,3-Bis(arylimino)isoindolin-Liganden sowie die Variation des Metallzentrums und Alkins auf die Geschwindigkeit der iClick-Reaktionen untersucht werden. Mit IR-Spektroskopie wurden Geschwindigkeitskonstanten um (2.8-4.9)⋅10-4 s-1 an Alkinen erhalten. Die Einf{\"u}hrung elektronenschiebender Methylgruppen in 4',4"- bzw. 5',5"-Positionen am 1,3-Bis(arylimino)isoindolin-Liganden f{\"u}hrt zu einer Erh{\"o}hung der Geschwindigkeitskonstant einem Faktor von 1.3 bzw. 1.2 gegen{\"u}ber 1,3-Bis(2-pyridylimino)isoindolin. Die iClick-Reaktion mit Platin als Metall ist 1.3-mal schneller als mit Palladium. Elektronenarme Alkine wie 4,4,4-Trifluorobut-2-ins{\"a}ureethylester f{\"u}hren im Vergleich zu Dimethylacetylendicarboxylat (DMAD) zu einer 1.8-fachen Erh{\"o}hung der Reaktionsgeschwindigkeit. Mit UV/Vis-Spektroskopie wurden niedrigere Geschwindigkeitskonstanten um 8.9·10-6 - 3.3·10-5 s-1 nur f{\"u}r die iClick-Reaktion der 1,3-Bis(arylimino)isoindolinplatin(II)azid-Komplexe mit Dimethylacetylendicarboxylat (DMAD) und 4,4,4-Trifluorobut-2-ins{\"a}ureethylester bestimmt, weil die Spektralen Unterschiede zwischen Azid-Vorstufe und Triazolat-Produkt mit Palladium als Metallzentren zu gering sind. Auch hier konnte die Erh{\"o}hung der Geschwindigkeitskonstanten durch Verwendung elektronen{\"a}rmerer Alkine best{\"a}tigt werden. Hier sollte die iClick-Reaktion in Zukunft f{\"u}r gr{\"o}ßere Auswahlm{\"o}glichkeiten an Chelatoren optimiert und außerdem die Geschwindigkeitskonstanten der Bildung von iClick-Produkten mit anderen Methoden untersucht werden, bevor biologische Tests durchgef{\"u}hrt werden.}, subject = {Alkine}, language = {de} } @unpublished{MuessigThalerDewhurstetal.2019, author = {Muessig, Jonas H. and Thaler, Melanie and Dewhurst, Rian D. and Paprocki, Valerie and Seufert, Jens and Mattock, James D. and Vargas, Alfredo and Braunschweig, Holger}, title = {Phosphine-Stabilized Diiododiborenes: Isolable Diborenes with Six Labile Bonds}, series = {Angewandte Chemie, International Edition}, journal = {Angewandte Chemie, International Edition}, doi = {10.1002/anie.201814230}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-178608}, year = {2019}, abstract = {The lability of B=B, B-P and B-halide bonds is combined in the syntheses of the first diiododiborenes. In a series of reactivity tests, these diiododiborenes demonstrate cleavage of all six of their central bonds in different ways, leading to products of B=B hydrogenation and dihalogenation as well as halide exchange.}, language = {en} } @phdthesis{Drisch2019, author = {Drisch, Michael}, title = {Beitr{\"a}ge zur Chemie schwach koordinierender Cyanoborat- und Fluorophosphat-Anionen}, doi = {10.25972/OPUS-14680}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-146802}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2019}, abstract = {Zusammenfassung Synthetisch einfach zug{\"a}ngliche, thermisch und chemisch robuste schwach oder mittelstark wechselwirkende Anionen sind wichtige Bausteine f{\"u}r neue Materialien wie zum Beispiel ionische Fl{\"u}ssigkeiten und Li-Leitsalze. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden zum einen neue schwach koordinierende Borat- und Pentafluorophosphat-Anionen entwickelt und zum anderen effiziente Synthesen zu bereits bekannten Cyanoborat-Anionen ausgearbeitet. Aufgrund ihrer interessanten Eigenschaften wie niedriger Viskosit{\"a}t und elektrochemischer Stabilit{\"a}t wird der Einsatz von ionischen Fl{\"u}ssigkeiten mit dem [BH(CN)3]--Anion seit l{\"a}ngerer Zeit intensiv untersucht. Ausgehend von Na[BH4] wurde eine {\"a}ußerst effiziente Synthese zu K[BH(CN)3], die auch f{\"u}r den molaren Maßstab geeignet ist, entwickelt. Die Synthese verl{\"a}uft {\"u}ber Tricarboxylatohydridoborate als Zwischenstufen, welche sich bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von 60 °C weiter mit TMSCN und TMSCl (Kat.) zum [BH(CN)3]--Anion cyanieren lassen. Durch schrittweise Cyanierung mit TMSCN, ohne den Einsatz eines Lewis-S{\"a}ure-Katalysators wie TMSCl, wurden die Carboxylatocyanoborate M[BH(CN)(OC(O)Et)2] (M+ = Na+, [Ph4P]+) und M[BH(CN)2(OC(O)Et)] (M+ = Na+, [EMIm]+) synthetisiert und zum Teil strukturell charakterisiert. [EMIm][BH(CN)2(OC(O)Et)] ist eine bei Raumtemperatur fl{\"u}ssige ionische Fl{\"u}ssigkeit mit einem Schmelzpunkt von -78 °C. Die dynamische Viskosit{\"a}t ist mit 44.81 mPa∙s bei 20 °C etwa vier Mal so hoch wie die von [EMIm][BH(CN)3] mit 12.36 mPa∙s. Ausgehend von den nun in sehr guten Ausbeuten und in hohen Reinheiten zug{\"a}nglichen Cyanohydridoboraten wurden verschiedene Fluorierungsmethoden untersucht, um daraus Cyanofluoroborate zu synthetisieren. So wurde K[BF(CN)3] ausgehend von K[BH(CN)3] {\"u}ber direkte Fluorierung mit F2 in aHF oder F-TEDA, XeF2 sowie (Et2N)SF3 in Acetonitril synthetisiert. K[BH(CN)3] reagiert in aHF in Gegenwart von Fluor jedoch nicht selektiv zu K[BF(CN)3]. Es kommt zur teilweisen Addition eines HF-Molek{\"u}ls an eine Cyanogruppe, welche nach w{\"a}ssriger Aufarbeitung K[BF(CN)2(C(O)NH2)] liefert. Die S{\"a}ureamid-Gruppe l{\"a}sst sich aber anschließend mit COCl2 leicht entw{\"a}ssern, sodass K[BF(CN)3] selektiv erhalten wird. Ebenfalls ist eine indirekte Fluorierung durch vorheriges Umsetzen eines entsprechenden [BH(CN)3]- Borats mit Cl2 oder Br2 und nachfolgender Fluorierung mit Et3N∙3HF m{\"o}glich. Die gezeigten Fluorierungen wurden ebenfalls auf weitere Hydridoborate {\"u}bertragen. Na[BH(CN)2(OC(O)Et)] wurde unter Erhalt der Propoxylato-Gruppe in einer Eintopfsynthese mit Br2 und Et3N∙3HF zu Na[BF(CN)2(OC(O)Et)] fluoriert. K[BF(CN)3] konnte ausgehend von K[BH(CN)3] ebenfalls mit Hilfe der elektrochemischen Fluorierung (ECF, Simons-Prozess) im Gramm-Maßstab hergestellt werden. Dabei gelang die erste Fluorierung einer B-H-Spezies mit dem Simons-Prozess {\"u}berhaupt. Bei der ECF von K[BF(CN)3] wurden bei fortschreitender Reaktionsdauer NMR-spektroskopisch verschiedene CF3-Borate beobachtet. W{\"a}hrend der ECF kommt es also teilweise zu einer C≡N-Bindungsspaltung. Die Fluorierung von CN-Gruppen mit ClF zu CF3-Gruppen wurde ebenfalls auf eine Reihe weiterer Borate angewendet. So wurden K[(C2F5)B(CF3)3] und K[(C2F5)BF(CF3)2] ausgehend von K[(C2F5)B(CN)3] und K[(C2F5)BF(CN)2] synthetisiert und mit einigen Zwischenstufen NMR-spektroskopisch charakterisiert. Neben Boraten sind besonders Salze von schwach koordinierende Phosphat-Anionen wie Li[PF6] f{\"u}r elektrochemische Anwendungen von Interesse. Auf Basis von verschiedenen aminverbr{\"u}ckten Phosphons{\"a}uren wurden neuartige Salze mit mehrfach negativ geladenen Oligo-Phosphat-Anionen synthetisiert. {((HO)2(O)PCH2)2NCH2}2 und ((HO)2(O)PCH2)3N reagieren mit wasserfreiem Fluorwasserstoff zu den entsprechenden Oligo-Pentafluorophosphat-Anionen [{(F5PCH2)2NHCH2}2]2- und [(F5PCH2)2NH]2-. Die verbr{\"u}ckenden Stickstoffatome werden dabei protoniert, was zu zweifach negativ geladenen Phosphat-Anionen f{\"u}hrt. Unterschiedliche Salze mit organischen und anorganischen Kationen wurde so isoliert. Weitere Salze, wie das [Ph3C]-, [EMIm]- oder das Li-Salz, wurden durch Metathesereaktionen erhalten. Das Stickstoffatom in -Position zum Phosphoratom scheint essenziel f{\"u}r die Fluorierung der Phosphons{\"a}ure-Gruppe mit aHF zu einer PF5-Gruppe zu sein. Dies wurde durch die Umsetzung anderer funktionalisierter Phosphons{\"a}uren wie z.B. (HO)2(O)PMe best{\"a}tigt, da es dabei nur zu einer Teilfluorierung zum F2(O)PMe kam. Die Kalium-Salze K2[{(F5PCH2)2NHCH2}2] und K2[(F5PCH2)3NH] lassen sich mit KH in DMF deprotonieren und so Salze mit den dreifach bzw. vierfach negativ geladenen Anionen [{(F5PCH2)2NCH2}2]4- und [(F5PCH2)3N]3- erhalten. K4[{(F5PCH2)2NCH2}2] und K3[(F5PCH2)2N] sind hydrolyseempfindlich und werden leicht protoniert. Die deprotonierten Anionen k{\"o}nnen jedoch mit Methyliodid oder Allyliodid weiter umgesetzt und so funktionalisiert werden. Das methylierte bzw. allylierte Stickstoffatom sorgt f{\"u}r eine deutliche Stabilisierung der Anionen. So steigt zum Beispiel die Zersetzungstemperatur von K2[{(F5PCH2)2N(CH3)CH2}2] im Vergleich zu K2[{(F5PCH2)2NHCH2}2] um {\"u}ber 100 °C auf 300 °C. Des Weiteren steigt auch die Stabilit{\"a}t gegen{\"u}ber Hydrolyse bei Salzen mit den methylierten Phosphat-Anionen deutlich an. K2[{(F5PCH2)2NHCH2}2] wird nach einigen Minuten in H2O langsam hydrolisiert. Dagegen ist K2[{(F5PCH2)2N(CH3)CH2}2] mehrere Tage sowohl wasser- als auch basenstabil. Das durch eine Metathesereaktion von Li[BF4] mit K2[{(F5PCH2)2N(CH3)CH2}2] erhaltene Li2[{(F5PCH2)2N(CH3)CH2}2] hat in -Butyrolacton eine Leitf{\"a}higkeit von 2.67 mS∙cm-1 (c = 0.1 mol∙L-1). Einige Oligo-Pentafluorophosphate wurden ebenfalls strukturanalytisch charakterisiert.}, subject = {Anion}, language = {de} } @phdthesis{Stauch2019, author = {Stauch, Claudia}, title = {Synthese und Charakterisierung nanostrukturierter Mikropartikel mit einstellbarem Zerfallsverhalten als Additive f{\"u}r Elastomerkomposite}, doi = {10.25972/OPUS-17615}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-176154}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2019}, abstract = {Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese und Charakterisierung von nanostrukturierten Mikropartikelpulvern mit einstellbarem Zerfalls- und Dispergierungsverhalten und deren Anwendung als verst{\"a}rkender F{\"u}llstoff sowie deren Eignung f{\"u}r Sensoranwendungen. Sie ist in drei Teilbereiche gegliedert: Der erste Teil beschreibt die Synthese der nanostrukturierten Mikropartikelpulvern durch Spr{\"u}htrocknung von kolloidalen oxidischen (silicatischen und eisenoxidischen) Nanopartikeln. Es wird ausgef{\"u}hrt, wie durch Variation der Art und Gr{\"o}ße der Prim{\"a}rpartikel und deren mengenanteiligen Kombination Mikropartikel unterschiedlichster nanostruktureller Maserung und Auspr{\"a}gung erhalten wurden. Das Spektrum dieser Partikel reichte von homogen verteilten Strukturen bis hin zu Kern-Satellit-Struktur, von kontrollierter Aggregierung bis hin zur vollst{\"a}ndigen Dispergierbarkeit. Im zweiten Teil der Arbeit wurden die Partikel im Hinblick auf ihre Eignung und Verwendung als F{\"u}llstoffe f{\"u}r Elastomer-Matrices untersucht. Im Fokus stand die Verst{\"a}rkungswirkung und die Korrelation mit dem Dispergierverhalten in PDMS. Im dritten Teil der Arbeit wurde das Syntheseprinzip der Herstellung nanostrukturierter Mikropartikel auf Hydroxid-basierte Systeme wie LDHs erweitert. Teil I: Von Silica-NP zu nanostrukturierten Mikropartikeln mit einstellbarem Zerfallsverhalten Um nanostrukturierte Mikropartikel mit einem integrierten Zerfallsverhalten zu erzeugen, wurden zun{\"a}chst kolloidale Silica-NP mit einer Gr{\"o}ße von 20 nm abgestuft mit unterschiedlichen Mengen (0, 1/10, 1/5, 1/3, 1/2, 2/3, 1) eines hydrophobierend wirkenden Silans (Triethoxyoctylsilan, OCTEO) modifiziert. Neben den beiden Extremen der vollst{\"a}ndigen und unmodifizierten Varianten (1 und 0) wurden teilweise modifizierte Zwischenstufen erhalten, indem die Silanmenge auf 2/3, 1/2, 1/3, 1/5 und 1/10 im Vergleich zu den vollmodifizierten Silica-NP verringert wurde. Die modifizierten Nanopartikel zeigten beim Dispergieren in verschiedenen Fl{\"u}ssigkeiten (Wasser, Toluol) eindeutige und graduell klar differenzierbare Unterschiede in Abh{\"a}ngigkeit vom Bedeckungsgrad der Partikeloberfl{\"a}che mit dem Silan. Wie erwartet nahm das hydrophobe Verhalten der Nanopartikel mit zunehmendem Bedeckungs- und damit Modifizierungsgrad zu und die Nanopartikel waren in unpolaren Fl{\"u}ssigkeiten wie Toluol gut dispergierbar, w{\"a}hrend sie in polaren Fl{\"u}ssigkeiten wie Wasser zur Agglomeration und Sedimentation neigten. In einem n{\"a}chsten Schritt wurden die zu unterschiedlichen Graden mit OCTEO modifizierten kolloidalen Silica-NP mittels Spr{\"u}htrocknung in mikroskalige Pulver {\"u}berf{\"u}hrt. Die nanostrukturierten Mikropartikelpulver wurden mit verschiedenen Analysemethoden wie REM-Aufnahmen, BET-, FTIR- und TG-Messungen untersucht, und die Eigenschaften der gebildeten Partikel charakterisiert. Die nanostrukturierten Mikropartikel zeigten auf den REM-Aufnahmen abh{\"a}ngig vom Modifizierungsgrad der Nanopartikel ein sehr unterschiedliches Aussehen. W{\"a}hrend die Mikropartikel aus vollst{\"a}ndig modifizierten Nanopartikeln eine eher raue Oberfl{\"a}che besaßen, hatten die aus unmodifizierten Nanopartiklen gebildeten eine sehr glatte, kompakt erscheinende Oberfl{\"a}che, was als Hinweis auf eine Kondensation und eine damit verbundene Aggregation der Nanopartikel gewertet wurde. Da sich diese Hypothese anhand der Aufnahmen aber nicht beweisen ließ, wurden in einer n{\"a}chsten weiterf{\"u}hrenden Testreihe Nano-Indenter-Experimente unter dem REM mit den aus voll- und unmodifizierten Nanopartikeln aufgebauten Mikropartikeln durchgef{\"u}hrt. Die Ergebnisse best{\"a}tigten den ersten Eindruck der REM-Aufnahmen insofern, als das sich die sehr kompakt wirkenden unmodifizierten Partikel nicht mit einer Wolfram-Spitze eindr{\"u}cken ließen und damit die Hypothese mechanisch stabiler Aggregate untermauerten. Ganz anders verhielten sich die vollmodifizierten Partikel, die mithilfe der Wolfram-Spitze so eingedr{\"u}ckt werden konnten, dass die Nanopartikel aus dem Mikropartikelverbund herausgel{\"o}st wurden und teilweise vereinzelt vorlagen. Hier handelte es sich mit hoher Wahrscheinlichkeit um Agglomerate, die unter der Einwirkung einer Scherkraft wieder vereinzelt werden konnten. Da es mit mikroskopischen Verfahren wie REM nicht m{\"o}glich war, unmittelbare Aussagen bez{\"u}glich der Wechselwirkung der Nanopartikel im Mikropartikel zu treffen, wurden zun{\"a}chst die Oberfl{\"a}cheneigenschaften mittels BET-, FTIR- und TG-Messungen untersucht. Im Hinblick auf die sp{\"a}tere Anwendung war es sehr wichtig, die Oberfl{\"a}cheneigenschaften der Mikropartikel m{\"o}glichst umfassend zu charakterisieren, da diese entscheidend zur Dispergierbarkeit der Partikel in einem Matrixsystem beitragen. Mithilfe der FTIR- und TG-Messungen konnte die Anwesenheit und Menge von Silan auf der Partikeloberfl{\"a}che bestimmt werden. Es zeigte sich ein klarer Trend f{\"u}r die zu verschiedenen Graden mit OCTEO modifizierten Silica-NP. Mit zunehmender Silanmenge nahm sowohl die Intensit{\"a}t der FTIR-Bande f{\"u}r die CH2- und CH3-Streckschwingung als auch der Masseverlust zu. Im Gegensatz zu diesen Messungen zeigte sich bei den BET-Messungen kein klarer Trend in Abh{\"a}ngigkeit vom Bedeckungsgrad der Silica-NP. Die h{\"o}chsten Werte f{\"u}r die spezifische Oberfl{\"a}che hatten Mikropartikel, die aus 1/5- und 1/3-modifizierten Silica-NP bestanden. Eine schl{\"u}ssige Erkl{\"a}rung wird darin gesehen, dass durch die Alkylgruppen auf der Oberfl{\"a}che ein Kondensieren der Silica-NP weitestgehend verhindert wurde und gleichzeitig noch gen{\"u}gend Mikroporen vorhanden blieben, die mit den Stickstoffmolek{\"u}len wechselwirken konnten. Neben den Standard-Analysemethoden wurden Dispergierbarkeitsuntersuchungen durchgef{\"u}hrt sowie die Hansen-Dispergierbarkeitsparameter (HDP) und die ET (30)-Werte mit dem Reichardt-Farbstoff bestimmt. Anhand der Dispergierbarkeitsuntersuchungen konnten erste qualitative Aussagen getroffen werden, ob es sich um hydrophile oder hydrophobe Partikel handelt. Diese ersten Ergebnisse und Trends konnten anschließend mit den HDP und dem RD quantitativ untermauert werden. Die Polarit{\"a}t der Mikropartikel, die aus zu unterschiedlichen Graden mit OCTEO modifizierten Silica-NP aufgebaut waren, nahm mit zunehmender Oberfl{\"a}chenbedeckung ab. Dieser Trend korrelierte mit den aus den FTIR- und TG-Messungen erhaltenen Werten. Da es mit den Silica-basierten Mikropartikeln nicht m{\"o}glich war, unmittelbare Aussagen zum Agglomerations- bzw. Aggregationsgrad der Nanopartikel im Mikropartikel zu treffen, wurde das Prinzip der Agglomerations/Aggregationssteuerung {\"u}ber Oberfl{\"a}chenmodifikation auf magnetische Nanopartikel {\"u}bertragen und so ein Modell geschaffen, das die Wechselwirkung auf nanopartikul{\"a}rer Ebene sichtbar und messbar macht. Diese Informationen zum Agglomerationsgrad der Nanopartikel lieferten wertvolle Hinweise im Hinblick auf die Dispergierbarkeit der Partikel in einer Matrix: Handelte es sich bei den Partikeln um lose Agglomerate, k{\"o}nnten diese zum Beispiel in einem Elastomer wieder auf Prim{\"a}rpartikelgr{\"o}ße dispergiert werden, w{\"a}hrend Aggregate nur in undefinierte Sekund{\"a}rstrukturen zerfallen. Gleichzeitig wurde mit dieser System{\"u}bertragung die Frage beantwortet, ob es sich bei den teilmodifizierten Partikeln um eine Mischung aus voll- und unmodifizierten Partikeln handelte oder ob das Silan statistisch {\"u}ber die komplette Oberfl{\"a}che verteilt war. Wie auch schon beim Silica-System wurden die Nanopartikel zun{\"a}chst abgestuft mit OCTEO modifiziert (0, 1/10, 1/3, 1/2, 2/3, 1) und anschließend spr{\"u}hgetrocknet. Aufgrund ihrer magnetischen Eigenschaften konnten die Eisenoxid-Partikel mittels ZFC- und FC-Messungen untersucht werden. Diese spezielle Analysemethode erlaubte es, Aussagen {\"u}ber den Grad der magnetischen Wechselwirkung der Partikel zu treffen und somit indirekt auch {\"u}ber den Grad der Agglomeration/ Aggregation der Nanopartikel im Mikropartikel. Es zeigten sich klare Unterschiede in den Werten f{\"u}r die Blocking-Temperatur (TB) zwischen den voll- und unmodifizierten Partikeln. TB ist die Temperatur, ab welcher die Magnetisierungsrichtung der Partikel aufgrund der thermischen Energie frei fluktuieren kann. Die vollmodifizierten Partikeln hatten einen sehr niedrigen Wert f{\"u}r TB, was auf eine schwache Dipol-Dipol- Wechselwirkung zwischen den einzelnen Eisenoxid-NP schließen ließ, w{\"a}hrend die unmodifizierten Eisenoxid-Partikel einen hohen TB-Wert hatten, woraus zu schließen war, dass es sich um Aggregate mit einem sehr geringen Partikel-Partikel-Abstand handelte und einer deshalb h{\"o}heren Wechselwirkung. Die Werte der teilmodifizierten Partikel folgten dem Trend, dass mit zunehmender Silan-Bedeckung der TB-Wert abnahm. Um die Frage der Silan-Verteilung zu beantworten, wurde zus{\"a}tzlich ein Mischsystem aus voll- und unmodifizierten Eisenoxid-NP verspr{\"u}ht. Sollte es sich bei den teilmodifizierten Partikeln (als Beispiel 1/2) nicht um eine statistische Verteilung der Octylgruppen auf der Oberfl{\"a}che handeln, m{\"u}ssten die beiden Messungen {\"U}bereinstimmungen aufweisen. Dies war allerdings nicht der Fall, was mithilfe der ZFC- und FC-Messungen gezeigt werden konnte. Der TB-Wert des Mischsystems lag zwischen dem der voll- und zu 2/3-modifizierten Partikel, w{\"a}hrend der Tir-Wert dem der unmodifizierten Partikel entsprach. Die Breite der Aufspaltung zwischen TB undTir konnte als breite Partikelverteilung (Mischung aus Agglomeraten und Aggregaten) interpretiert werden. Im Hinblick auf die Anwendung als F{\"u}llstoff wurden die Mikropartikel in eine PDMS-Matrix eingearbeitet und erneut ZFC- und FC-Messungen durchgef{\"u}hrt, wobei die gleichen Trends wie bei den reinen nanostrukturierten Mikropartikeln erhalten wurden. Das bedeutete, dass sich die vollmodifizierten Eisenoxid-NP gut im Elastomer verteilt hatten und somit eine nur sehr geringe Dipol-Dipol-Wechselwirkung vorhanden war. Mit dem entwickelten System der nanostrukturierten Mikropartikel l{\"a}sst sich der Agglomerations- bzw. Aggregationsgrad der Nanopartikel mehr oder weniger gezielt einstellen, und es k{\"o}nnen zus{\"a}tzlich Voraussagen {\"u}ber die Redispergierbarkeit des Partikelpulvers in einer geeigneten Matrix gemacht werden. Basierend auf den gewonnen Erkenntnissen, die zum Verst{\"a}ndnis der nanostrukturierten Mikropartikel beitrugen, wurden in einem n{\"a}chsten Schritt gezielt komplexe Strukturen aufgebaut. F{\"u}r eine gezielte Strukturierung von Nanopartikeln in Kern-Satellit-Partikel wurde zun{\"a}chst große 100 nm Silica-NP mit einem PCE funktionalisiert und anschließend mit kleinen und großen unmodifizierten Silica-NP verspr{\"u}ht. Wurden die geeigneten Verh{\"a}ltnisse (70:20:10; 100 nm Mel : 100 nm blank : 20 nm blank) der Partikel zueinander gew{\"a}hlt, konnten Kern-Satellit-Strukturen auf der Mikropartikeloberfl{\"a}che erzeugt werden. Beim Dispergieren der Mikropartikel in einer Fl{\"u}ssigkeit und in einem Elastomer (PDMS) konnten vereinzelte Kern-Satellit-Strukturen erhalten werden. Um zu best{\"a}tigen, dass es sich bei den dispergierten Kern-Satellit-Partikeln nicht um durch Trocknungseffekte entstandene Strukturen handelte, wurden in-situ-Fl{\"u}ssigkeitszellen- TEM-Aufnahmen gemacht. Die Aufnahmen konnten zeigen, dass sich die Kern-Satellit- Partikel in Abh{\"a}ngigkeit zueinander bewegen und nicht jeder Nanopartikel f{\"u}r sich, was auf eine Bindung der Partikel untereinander hindeutete. Neben den Silica-basierten Kern-Satellit-Partikeln konnten auch welche erzeugt werden, deren Satellit-Partikel aus Eisenoxid bestanden. Mit diesem System ist es m{\"o}glich, multifunktionelle Partikel mit verschiedensten Eigenschaften und Strukturen herzustellen. Teil II: Anwendungspotential nanostrukturierter Mikropartikel Im zweiten Teil der Arbeit wurde zun{\"a}chst die Anwendung der nanostrukturierten Mikropartikel als F{\"u}llstoff in IR und PDMS untersucht. Daf{\"u}r wurde ein weiteres Silan, Si69TM, zur abgestuften Modifizierung der Silica-NP eingesetzt. Es handelt sich um ein multifunktionelles Silan, welches sowohl an die Partikeloberfl{\"a}che als auch an das Elastomer binden kann. Bei den mechanischen Untersuchungen der IR-Silica-Komposite zeigte sich, dass das Silan einen entscheidenden Einfluss auf die Verst{\"a}rkung bei kleinen Deformationen hatte. W{\"a}hrend bei dem monofunktionellen Silan (OCTEO) eine direkte Korrelation zwischen Bedeckungsgrad und mechanischer Verst{\"a}rkung (G') bei gleichbleibendem F{\"u}llstoffgehalt beobachtet werden konnte, hatte der Bedeckungsgrad beim multifunktionellen Silan (Si69TM) keinen Einfluss. Anders als bei kleinen Deformationen zeigte sich bei großen Deformationen ein gegenteiliges Bild. Die Verschleißrate der IR-Silica-Komposite nahm bei beiden Silantypen mit zunehmendem Modifizierungsgrad ab, wobei die mit Si69TM modifizierten Partikel-Komposite wesentlich best{\"a}ndiger gegen Verschleiß waren als die mit OCTEO modifizierten Partikel-Komposite, was auf die zus{\"a}tzliche Matrixanbindung des Si69TM zur{\"u}ckzuf{\"u}hren war. Wurden die IR-Silica- Komposite mit den PDMS-Silica-Kompositen verglichen, konnten keine {\"u}bereinstimmenden Trends gefunden werden. Im PDMS-System war die mechanische Verst{\"a}rkung f{\"u}r Mikropartikel aus 2/3 mit OCTEO modifizierten Silica-NP maximal. Diese Unterschiede k{\"o}nnten sowohl auf die unterschiedliche Einarbeitung als auch auf die sehr unterschiedlichen Matrices zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden. Als weitere Anwendung wurden die nanostrukturierten Mikropartikel als Schersensoren f{\"u}r den 3D-Druck untersucht. Hierf{\"u}r wurden die Silica-NP mit einem PCE modifiziert und anschließend spr{\"u}hgetrocknet. Um die entstandenen Mikropartikel vollst{\"a}ndig in einer Matrix zu dispergieren, waren hohe Scherkr{\"a}fte und lange Scherzeiten erforderlich, was eine m{\"o}gliche Anwendung als Schersensor nur schwer realisierbar macht. Teil III: Erweiterung des Ansatzes zur Herstellung nanostrukturierter Mikropartikel auf Hydroxid-basierte Systeme Im dritten Teil dieser Arbeit wurde das System zur Modifizierung von oxidischen Silicaund Eisenoxid-Partikeln auf ein hydroxidisches Systeme {\"u}bertragen. Hierf{\"u}r wurden mittels F{\"a}llungsprozess LDH-Partikel hergestellt, die anschließend mit OCTEO modifiziert und abschließend spr{\"u}hgetrocknet wurden. In gleicher Weise wie bei den Mikropartikeln aus Silica-NP nahm der hydrophobe Charakter der LDH-Mikropartikel mit zunehmendem Modifizierungsgrad der Ausgangspartikel zu, was sich anhand von Untersuchungen zur Dispergierbarkeit in Fl{\"u}ssigkeiten unterschiedlicher Polarit{\"a}t zeigte. Zudem ließen sich die aus vollmodifizierten LDHs aufgebauten Mikropartikel in einer PDMS-Matrix wieder in vereinzelte Partikel dispergieren. Die Verst{\"a}rkung der Komposite war f{\"u}r die teilmodifizierten Partikel (2/3) maximal, da es sich hier, wie auch bei den anderen Partikelsystemen (Silica und Eisenoxid), um eine Mischung aus vereinzelten LDHs und kleineren Aggregate handelte, was aufgrund der starken F{\"u}llstoff-F{\"u}llstoff-Wechselwirkung zu einer mechanischen Verst{\"a}rkung bei kleinen Deformationen/Dehnungen f{\"u}hrte. Die Eigenschaften der Polymer-Partikel-Komposite ließen sich {\"u}ber den Modifizierungsgrad der Prim{\"a}rpartikel einstellen. Dies konnte f{\"u}r alle drei Partikelsysteme (Silica, Eisenoxid und LDH) beobachtet werden. Ausblick In der vorliegenden Arbeit konnte die Synthese von verschiedenen nanostrukturierten Mikropartikeln und deren einstellbaren Zerfall gezeigt werden. Um den Zerfall der Mikropartikel noch gezielter einstellen zu k{\"o}nnen, sollte in weiterf{\"u}hrenden Arbeiten vor allem die Modifizierung der Nanopartikel noch eingehender untersucht werden. Mithilfe der magnetischen Messungen konnte zwar zwischen einer Mischung aus un- und vollmodifizierten Partikel im Vergleich zu teilmodifizierten Partikel unterschieden werden, es konnten jedoch keine konkreten Aussagen zur Verteilung der Silanmolek{\"u}le auf der Partikeloberfl{\"a}che getroffen werden. Hierf{\"u}r sollten weitere Charakterisierungsmethoden hinzugezogen werden, die die Modifizierung auf molekularer Ebene analysieren. Zus{\"a}tzlich sollte die Verteilung/Anordnung der teilmodifizierten Nanopartikel im Mikropartikel untersucht werden. Gerade f{\"u}r Nanopartikel mit einem geringen Modifizierungsgrad (1/10, 1/5 und 1/3) sind verschiedene Anordnungen m{\"o}glich. Die Nanopartikel k{\"o}nnen sich w{\"a}hrend der Spr{\"u}htrocknung so anordnen, dass sich die Alkylketten entweder nach außen oder in die Mitte des Mikropartikels orientieren/ausrichten. Die Anordnung der Nanopartikel hat einen großen Einfluss auf die Polarit{\"a}t der entstehenden Mikropartikel- pulver. Dar{\"u}ber hinaus hat sie einen Einfluss auf die Aggregation der Nanopartikel untereinander und somit auf die Bildung von komplexen Unterstrukturen wie zum Beispiel Kern-Satellit-Partikel. Neben der Modifizierung der Nanopartikel sollte die Herstellung der komplexen Strukturen/Suprapartikel weiter optimiert werden. Mit einem detaillierten Verst{\"a}ndnis der physikalischen Prozesse w{\"a}hrend der Spr{\"u}htrocknung k{\"o}nnte die Anzahl der Satelliten auf den Kernpartikel kontrollierter eingestellt werden. Grunds{\"a}tzlich kann das hier entwickelte System der nanostrukturierten Mikropartikel mit einstellbarem Zerfallsverhalten an eine Vielzahl von Anwendungen angepasst werden. Da das System f{\"u}r zahlreiche Partikeltypen (Silica-, Eisenoxid-NP und LDH) geeignet ist, k{\"o}nnten verschiedene Partikel ko-verspr{\"u}ht und so Suprapartikel mit ganz neuen Funktionalit{\"a}ten und Eigenschaften erzeugt werden. Diese k{\"o}nnen als verst{\"a}rkende F{\"u}llstoffe in Elastomere oder zur Stabilisierung von Dispersionen eingesetzt werden. Mischpartikel aus Silica- und Eisenoxid-Partikel h{\"a}tten zum Beispiel den Vorteil, dass sie eine Dispersion stabilisieren und gleichzeitig wieder magnetisch abgetrennt werden k{\"o}nnen. Diese Mischpartikel k{\"o}nnten auch als F{\"u}llstoffe in komplexe Kunststoffbauteile eingearbeitet werden, in denen sie zum einen als mechanisch verst{\"a}rkender F{\"u}llstoff wirken und gleichzeitig durch induktive Erw{\"a}rmung das Bauteil vernetzt. Beim induktiven Erw{\"a}rmen handelt es sich um eine schonende Methode Bauteile gezielt zu vernetzen, indem die W{\"a}rme im Bauteil selbst, {\"u}ber magnetische Verluste der Magnetpartikel in einem magnetischen Wechselfeld, erzeugt wird und nicht {\"u}ber seine Oberfl{\"a}che eingebracht werden muss. Eine weitere interessante Anwendung f{\"u}r Mischpartikel ist die als magnetooptisch aktiver Marker oder Tracer in der medizinischen Diagnostik. Aufgrund von Quenching-Effekten (Ausl{\"o}schungseffekte) ist es schwierig magnetische Nanopartikel mit einer Farbigkeit oder Fluoreszenz auszustatten.[385] Mischt man jedoch die magnetischen Nanopartikel mit einem weiteren Partikelsystem wie zum Beispiel Silica-NP oder LDHs, k{\"o}nnen magnetooptische Eigenschaften erhalten werden}, subject = {Mikropartikel}, language = {de} } @phdthesis{Berthel2019, author = {Berthel, Johannes H. J.}, title = {Synthese und Charakterisierung neuer NHC-stabilisierter Nickelkomplexe f{\"u}r die Gasphasenabscheidung}, doi = {10.25972/OPUS-14757}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-147571}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2019}, abstract = {Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese und Charakterisierung NHC-stabilisierter Nickelkomplexe, die durch weitere Co-Liganden wie Carbonyle, Olefine, Alkine, Alkyle, Cyanide oder Allylliganden koordiniert sind. Ferner gibt diese Arbeit einen {\"U}berblick {\"u}ber die thermischen Eigenschaften dieser Verbindungen, um deren Potenzial f{\"u}r den Einsatz zur Abscheidung elementaren Nickels in CVD- bzw. ALD-Prozessen absch{\"a}tzen zu k{\"o}nnen. Dabei konnten vor allem die Substanzklassen der Carbonyl- und Alkylkomplexe als geeignete Pr{\"a}kursoren f{\"u}r die Gasphasenabscheidung elementaren Nickels identifiziert werden, von denen einige ausgew{\"a}hlte Vertreter bereits erfolgreich in CVD-Prozessen getestet wurden.}, subject = {Nickelkomplexe}, language = {de} } @phdthesis{Rieger2019, author = {Rieger, Max}, title = {Preconcentration with Metal-Organic Frameworks as adsorbents for airborne Explosives and Hazardous Materials - A study using inverse gas chromatography}, doi = {10.25972/OPUS-17775}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-177750}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2019}, abstract = {Sensitivity and selectivity remain the central technical requirement for analytical devices, detectors and sensors. Especially in the gas phase, concentrations of threat substances can be very low (e.g. explosives) or have severe effects on health even at low concentrations (e.g. benzene) while it contains many potential interferents. Preconcentration, facilitated by active or passive sampling of air by an adsorbent, followed by thermal desorption, results in these substances being released in a smaller volume, effectively increasing their concentration. Traditionally, a wide range of adsorbents, such as active carbons or porous polymers, are used for preconcentration. However, many adsorbents either show chemical reactions due to active surfaces, serious water retention or high background emission due to thermal instability. Metal-organic frameworks (MOFs) are a hybrid substance class, composed inorganic and organic building blocks, being a special case of coordination polymers containing pores. They can be tailored for specific applications such as gas storage, separation, catalysis, sensors or drug delivery. This thesis is focused on investigating MOFs for their use in thermal preconcentration for airborne detection systems. A pre-screening method for MOF-adsorbate interactions was developed and applied, namely inverse gas chromatography (iGC). Using this pulse chromatographic method, the interaction of MOFs and molecules from the class of explosives and volatile organic compounds was studied at different temperatures and compared to thermal desorption results. In the first part, it is shown that archetype MOFs (HKUST-1, MIL-53 and Fe-BTC) outperformed the state-of-the-art polymeric adsorbent Tenax® TA in nitromethane preconcentration for a 1000 (later 1) ppm nitromethane source. For HKUST-1, a factor of more than 2000 per g of adsorbent was achieved, about 100 times higher than for Tenax. Thereby, a nitromethane concentration of 1 ppb could be increased to 2 ppm. High enrichment is addressed to the specific interaction of the nitro group as by iGC, which was determined by comparing nitromethane's free enthalpy of adsorption with the respective saturated alkane. Also, HKUST-1 shows a similar mode of sorption (enthalpy-entropy compensation) for nitro and saturated alkanes. In the second part, benzene of 1 ppm of concentration was enriched with a similar setup, using 2nd generation MOFs, primarily UiO-66 and UiO-67, under dry and humid (50 \%rH) conditions using constant sampling times. Not any MOF within the study did surpass the polymeric Tenax in benzene preconcentration. This is most certainly due to low sampling times - while Tenax may be highly saturated after 600 s, MOFs are not. For regular UiO-66, four differently synthesized samples showed a strongly varying behavior for dry and humid enrichment which cannot be completely explained. iGC investigations with regular alkanes and BTEX compounds revealed that confinement factors and dispersive surface energy were different for all UiO-66 samples. Using physicochemical parameters from iGC, no unified hypothesis explaining all variances could be developed. Altogether, it was shown that MOFs can replace or add to state-of-the-art adsorbents for the enrichment of specific analytes with preconcentration being a universal sensitivity-boosting concept for detectors and sensors. Especially with iGC as a powerful screening tool, most suitable MOFs for the respective target analyte can be evaluated. iGC can be used for determining "single point" retention volumes, which translate into partition coefficients for a specific MOF × analyte × temperature combination.}, subject = {Metallorganisches Netzwerk}, language = {en} } @phdthesis{Wehner2019, author = {Wehner, Tobias}, title = {Multifunktionale Kompositmaterialien auf Basis lanthanidhaltiger Verbindungen mit lumineszierenden Nanopartikeln und superparamagnetischen Mikropartikeln}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-158186}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2019}, abstract = {Die vorliegende Arbeit umfasst die Synthese und Charakterisierung 23 neuartiger, multifunktionaler Kompositmaterialien basierend auf lanthanidhaltigen Verbindungen sowie verschiedenen Nano- und Mikropartikeln. Die dargestellten Materialien konnten als Core/Shell-Systeme mit einem nano- bzw. mikropartikelhaltigen Kern und einer lanthanidhaltigen H{\"u}lle charakterisiert werden und vereinen aufgrund ihres Kompositcharakters die spezifischen Eigenschaften der Einzelkomponenten wie Lumineszenz, Superparamagnetismus oder Reflexionseigen-schaften miteinander. Zur Synthese multifunktionaler, lumineszierender Materialien wurden zirconylbasierte, lumineszierende Nanopartikel mit Lanthanidchloriden und lanthanidhaltigen MOFs funktionalisiert. Die Kompositsysteme LnCl3@ZrO(FMN) (FMN = Flavinmononukleotid, Ln = Y, Sc, La, Eu, Tb, Ho) erm{\"o}glichen eine Modifizierung der Lumineszenzeigenschaf-ten der Materialien abh{\"a}ngig von der Reaktionstemperatur sowie dem verwendeten Selten-Erd-Ion. Durch Variation der Nanopartikelkomponente konnte mittels der Kom-posite LnCl3@ZrO(MFP) (MFP = Methylfluoresceinphosphat) ein zus{\"a}tzlicher sol-vatochromer Effekt der Systeme eingef{\"u}hrt werden, w{\"a}hrend das Kompositmaterial YCl3@ZrO(RP) (RP = Resorufinphosphat) eine andere Chromatizit{\"a}t zug{\"a}nglich macht. Durch Modifizierung von ZrO(FMN)- und ZrO(MFP)-Nanopartikeln mit 3∞[Eu2(BDC)3]· 2DMF·2H2O (BDC2- = Benzol-1,4-dicarboxylat) wurden Kompositmaterialien dargestellt, die zwei Lumineszenzprozesse mit unterschiedlicher Chromatizit{\"a}t und unterschiedli-cher Anregbarkeit miteinander kombinieren und somit eine reversible Schaltbarkeit zwischen beiden Prozessen durch Variation der Anregungswellenl{\"a}nge erm{\"o}glichen. Zur Synthese luminomagnetischer Materialien wurden superparamagnetische Fe3O4/SiO2-Mikropartikel mit einer Vielzahl lanthanidhaltiger MOFs, die sich hinsichtlich ihrer Lumineszenzeigenschaften und ihrer Stabilit{\"a}t gegen{\"u}ber Luft und Wasser unterscheiden, modifiziert. Als MOFs wurden hierbei 2∞[Ln2Cl6(Bipy)3]·2Bipy (Bipy = 4,4'-Bipyridin, Ln = Nd, Sm, Eu, Tb, Er), 3∞[Eu(Im)2], 3∞[Ba0.95Eu0.05(Im)2] (Im = Imidazolat) und 3∞[Eu2(BDC)3]·2DMF·2H2O eingesetzt. Die Variation der zur Funktionalisierung verwendeten Komponente oder eine Kombination mehrerer MOFs erm{\"o}glicht eine Anpassung der Lumineszenz der Kompositmaterialien innerhalb des kompletten sichtbaren Spektralbereichs sowie im NIR-Bereich. Die dargestellten luminomagnetische Kompositmaterialien mit wasserempfindlichen MOFs k{\"o}nnen zur Detektion von Wasser in verschiedenen organischen L{\"o}sungsmitteln verwendet werden und stellen somit eine mobile und einfach anwendbare Alternative zur Karl-Fischer-Titration mit einer vergleichbaren Sensitivit{\"a}t dar. So eignen sich die Kompositsysteme 2∞[Eu2Cl6(Bipy)3]·2Bipy@Fe3O4/SiO2 und 2∞[Eu2Cl6(Bipy)3]·2Bipy, 2∞[Tb2Cl6(Bipy)3]·2Bipy@Fe3O4/SiO2 als optische turn-off-Sensoren, w{\"a}hrend das Kom-posit 3∞[Eu2(BDC)3]·2DMF·2H2O,2∞[Tb2Cl6(Bipy)3]·2Bipy@Fe3O4/SiO2 als ratiometrischer Sensor verwendet werden kann. Als Alternative zu sph{\"a}rischen Partikeln wurden auch anisotrope, st{\"a}bchenf{\"o}rmige Fe3O4/SiO2-Mikropartikel mittels 3∞[Eu2(BDC)3]·2DMF·2H2O modifiziert. Das resul-tierende Kompositmaterial vereint die isotropen Lumineszenzeigenschaften der MOF-H{\"u}lle mit der anisotropen Reflexion von sichtbarem Licht der. Durch die Wahl der Anregungswellenl{\"a}nge und Richtung eines externen Magnetfelds wird eine stufenlose und reversible Schaltbarkeit zwischen isotropen und anisotropen Eigenschaften erm{\"o}glicht. Durch mechanochemische Umsetzung der MOF-Edukte [LnCl3(Py)4]·0.5Py (Ln = Eu, Ho) und 4,4'-Bipyridin konnte eine Vielzahl von literaturbekannten lanthanidhaltigen Komplexen und Koordinationspolymeren mittels einer neuen und zeiteffizienten Syntheseroute dargestellt werden. Hierbei kann die Verkn{\"u}pfungsdimension der resultierenden Produkte abh{\"a}ngig von verschiedenen Reaktionsparametern, die den Energieeintrags der Kugelm{\"u}hle beeinflussen, gesteuert werden.}, subject = {Photolumineszenz}, language = {de} }