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- Didaktik der Chemie (1)
- Fakultät für Chemie und chemische Biologie, Technische Universität Dortmund (1)
- Fraunhofer Insitut für Silicatforschung ISC (1)
- Fraunhofer-Institut Würzburg (1)
- Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT) (1)
- Institut Ruđer Bošković, Zagreb, Croatia (1)
- Institut für Organische Chemie, RWTH Aachen (1)
- Institute for Sustainable Chemistry & Catalysis with Boron (1)
- Institute of Transformative Bio-Molecules, Nagoya University, Nagoya, Japan (1)
- Leibniz-Institut für Katalyse Rostock (1)
ResearcherID
- D-3057-2014 (1)
The present study served to investigate the ability of seven selective muscarinic antagonists to inhibit carbachol-induced drinking in the rat. The muscarinic antagonists were given by intracerebroventricular (i.c.v.) injection 1 min before the i.c.v. injection of carbachol (1 \(\mu\)g/rat). The M\(_2\) antagonist, methoctramine, was inactive up to 80.3 nmol/rat. The M\(_3\) antagonist, p-fluoro-hexahydro-sila-difenidol, elicited a modest (42%) but statistically significant inhibition of drinking only at 80 nmol/rat. On the other band, the selective M\(_1\) antagonists, (R)-trihexyphenidyl, o-methoxy-sila-hexocyclium and pirenzepine, produced a marked and dose-dependent inhibition of carbachol-induced drinking, their 1050 values being 0.51. 7.36 and 9.31 nmoljrat. Also the M\(_1\)/M\(_3\) antagonists, 4-diphenylacetoxy-Nmethylpiperidine methiodide and hexahydro-sila-difen.idol, were potent inhibitors of carbachol-induced drinking, their ID\(_50\) values (0.28 and 11.09 nmoljrat) being related to their pA\(_2\) values for M1 receptors in rabbi t vas deferens. These data suggest that carbachol-induced drinking may be mediated by activation of muscarinic M\(_1\) receptors.
The goals of the present study were: (1) to investigate thc binding properlies oi (R)- and (S)-procyclidine and two aehiral derivatives of muscarinic M\(_1\)• M\(_2\) and M\(_4\) receptor subtypes and (2) to identify the interaetions which allow these receptors to diseriminate between the two stereoisomers. (R)-Procyclidine showed a higher affinity for human neuroblastoma NB-OK 1 muscarinie M\(_1\) and rat striatum musearinie M\(_4\) receptors. a~ compared to rat cardiac M\(_2\) receptors. (S)-Procyclidine had a 130-iold lower affinity than (R)-procyclidine for M\(_1\) and M\(_4\) receptors. and a 40-fold lower affinity for M\(_2\) receptors. Pyrrinol. the aehiral diphenyl derivative with the eyclohexyl g.roup of (S}-procyclidine replaeed by a phenyl group, has an eight-fold lower affinity for M\(_1\) and M\(_4\) receptors. as eompared to (R)-procyclidine, and a three-fold lower affinity for M\(_2\) receptors. Hexahydro-procyclidine. the eorresponding achiral dicyclohexyl compound, had a 10- to 20-fold lower affinity than (R)-procyclidine for the three reeeptors. The inerease in binding free energy, which is observed when the phenyl and eyclohexyl groups of procyelidine are separately replaeed by cyclohexyJ and phenyl groups, respectively. was additive in the ease of M\(_1\)• M\(_2\) and M\(_4\) receptcrs. This indicates that the musearinic reeeptor s!ereoseleetivity was based on the eoexistence of two binding sites, one preferring a phenylrather than eyclohexyl group and the seeond preferring a cyclohexyl rather than a phenyl group. In addition. there were aiso binding sites for the hydroxy moiety and the protonated amino group of the ligands. The greater affinity and stereoselectivity of M\(_1\) and M\(_4\) muscarinic receptors for (R)-procyelidine reflected the better fit of the eyclohexyl group of (R)-procyclidine to the subsite of M\(_1\) and M\(_4\) as compared to M\(_2\) receptors.
Pharmacokinetic properties of the antimuscarinic drug [\(^3\)H]-hexahydro-sila-difenidol in the rat
(1990)
The pharmacokinetics of tritiated hexahydrosila- difenidol ([\(^3\)H]-HHSiD) were examined in rats. Furthermore, the distribution of radioactivity was studied by means of whole body autoradiography. After i. v. administration of 2.9 mg/kg HHSiD plus [\(^3\)H]-HHSiD to anaesthetized rats bearing a catheter implanted in the ductus choledochus and receiving a mannitol infusion, HHSiD was rapidly distributed and metabolized. Only 5% ofthe radioactivity was recovered in blood after 23 s and 0.4% after 2.5 h. 64% of the plasma radioactivity could be extracted with hexane from the samples taken 23 s after administration. 52% of the radioactivity was eliminated within 2.5 h, 13% by urinary and 39% by biliary excretion. Following oral administration of 8.6 mg/kg HHSiD plus [\(^3\)H]-HHSiD there was an absorption of approximately one fourth of the administered radioactivity within 4 h. By means of whole body autoradiography (i. v. injection) as well as by tissue distribution measurement the highest Ievels of radioactivity were found in bile, urine, lung, kidney, adrenals, liver and .pancreas. Thus, after i. v. administration to rats HHSiD is rather quickly distributed, metabolized and excreted. This explains its low antimuscarinic potency in vivo.
(R)-1,1-Dimethyl-1-sila-cyclohexan-2-ol [(R)-2] was prepared by enantioselective microbial reduction of 1,1-dimethyl-1-sila-cyclohexan-2-one (1) with growing cells of the yeast Kloeckera corticis (ATCC 20109). At a substrate concentration of 0.5 g/1 (temperature 27° C, incubation time 16 h), (R}-2 was obtained on a preparative scale in 60% yield and with an enantiomeric purity of 92% ee. Repeated recrystallization of the biotransformation product from n-hexane raised the enantiomeric purity to 99% ee.
1 Tbc affinities of the (R)- and (S)-enantiomers of hexahydro-difenidol (1) and its acetylenie analogues hexbutinol (2), hexbutinol methiodide (3) and p-fluoro-hexbutinol (4) (stereochemieal purity > 99.8%) for musearlnie receptors in rabbit vas deferens (M1), guinea-pig atria (M2) and guinea-pig ileum (M3) were measured by dose-ratio experiments. 2 The (R)-enantiomers consistently showed higher aßinities than the (S)-isomers. The stereosclectivity ratios [(R)/(S)] wcrc greatest with thc enantiomers of 1 (vas deferens: 550; ilcum: 191; atria: 17) and least with thosc ofthc p-Fluoro-analogue 4 (vas defercns: 34; ileum: 8.5; atria: 1.7). 3 The enantiomerie potency ratios for compounds 1-4 were highest in rabbit vas deferens, intermediate in guinea-pig ileum and much less in guinea-pig atria. Thus, these ratios may serve as a predietor of muscarinic receptor subtype identity. 4 (S)-p-Fluoro-hexbutinol [(S)-4] showed a novel receptor selectivity profile with preference for M\(_3\) receptors: M\(_3\) > M\(_2\) \(\geq\) M\(_1\)• 5 These results do not conform to Pfeiffer's rule that aetivity differences between enantiomers are greater with more potent compounds.
Cholinergie agents arepotent modulators of insulin release that aet via musearinie reeeptors. We now investigated the muscarinic receptor subtype present in rat panereatic islets in binding and funetional studies. Binding of 5 nM [ \(^3\)H]N-methylscopolamine ([\(^3\)H]NMS) was half maximal at 30 min. At 60 min, the maximal total bindingwas 1.29% and the non-specifie binding (presence of 100 ,uM atropine) was 0.18% of the total radioaetivity per 10 f.'g islet protein. Unlabelled atropine inhibited [\(^3\)H]NMS binding with an IC50 of ca. 30 nM. The rank order of antagonist high-affinity binding was atropine > sila-hexocyelium methyl sulfate (SiHC; M\(_1\) > M\(_3\) > M\(_2\) ) > pirenzepine (M\(_1\)> M\(_2\) = M\(_3\) ) = methoctramine (M\(_2\) > M\(_1\) > M\(_3\) ). The high-affinity K\(_d\)s were 8.5, 56, 1300 and 1300 nM, respectively. The high affinity Kd of the muscarinie receptor agonist, arecaidine propargyl ester (APE), was 8.1 nM. The EC\(_{50}\) for the biologieal effects of APE on insulin and glucagon secretion was 3.2 and 2.3 nM. The rank order for the high-affinity biological effects of antagonists (inhibition of APE-mediated insulin/ glucagon release) was almost the same as for binding. The data indicate that rat pancreatie islets contain neither an M\(_1\) subtype (high-affinity for pirenzepine) nor an M\(_2\) subtype (high-affinity for methoctramine) receptor. However, the data evidence an M\(_3\) receptor subtype, since SiHC in the absence of the M\(_1\) receptor subtype shows a relatively high affinity to the receptors in rat panereatic islets.
Five different musearlnie receptor subtypes ean be distinguished by the differenees in their amino aeid sequence, the eoupled signal transduetion system, pharmaeologieal binding properties and aetivation of ionie fluxes. The present study served to eharaeterize the binding profile of musearlnie receptors in human eolon eareinoma eells (HT-29) using seleetive musearlnie antagonists. The affinities of the compounds were eompared with their poteney to inhibit cholinergieally-aetivated phosphoinositide metabolism. Pirenzepine displaced [\(^3\)H]N-methyl-scopolamine binding and inhibited inositolphosphate (IP) release with potencies typieal of those of non-M\(_1\) receptors. The M\(_3\) subtype-selective antagonists sila-hexocyelium and hexahydro-sila-difenidol bad high affinity to the musearlnie reeeptors in HT-29 cells (K0 = 3.1 nM and 27 nM, respectively) and inhibited IP release at nanomolar concentrations. The M\(_2\) receptor antagonists, AF-DX 116 and methoctramine, had low antimusearinic poteneies. Our results demonstrate that HT-29 human colon earcinoma cells contain an apparently pure population of M\(_3\) receptors. These cells could serve as a model system for further investigations coneerning regulatory and signal transduction mechanisms associated with glandular muscarinic M\(_3\) receptors.
In an attempt to assess the structural requirements of hexahydro-sila-difenidol for potency and selectivity, a series of analogues modified in the amino group and the phenyl ring were investigated for their affinity to muscarinic M1- (rabbit vas deferens), Mr (guinea-pig atria) and Mr (guinea-pig ileum) receptors. All compounds were competitive antagonists in the three tissues. Their affinities to the three muscarinic receptor subtypes differed by more than two orders of magnitude and the observed receptor selectivities were not associated with high affinity. The pyrrolidino and hexamethyleneimino analogues, compounds substituted in the phenylring with a methoxy group or a chlorine atom as weil as p-fluoro-hexahydro-difenidol displayed the same affinity profile as the parent compound, hexahydro-sila-difenidol: M1 = M3 > M2 • A different selectivity patternwas observed for p-fluoro-hexahydro-sila-difenidol: M3 > M1 > M2 • This compound exhibited its highest affinity for M3-receptors in guinea-pig ileum (pA 2 = 7.84), intermediate affinity for M1-receptors in rabbit vas deferens (pA 2 = 6.68) and lowest affinity for the Mrreceptors in guinea-pig atria (pA 2 = 6.01). This receptor selectivity profile of p-fluoro-hexahydro-sila-difenidol was confirmed in ganglia (M1), atria (M2 ) and ileum (M 3 ) of the rat. Furthermore, dose ratios obtained with either pirenzepine (Mt) or hexahydrosila- difenidol (M2 and M3) and the p-fluoro analogue used in combination suggested that the antagonism was additive, implying mutual competition with a single population of muscarinic receptor subtypes. These results indicate that p-fluoro-hexahydro-sila-difenidol represents a valuable tool for characterization of muscarinic receptor subtypes.
l In an attempt to assess the structural requirements for the musearlnie receptor selectivity of hexahydro-diphenidol (hexahydro-difenidol) and hexahydro-sila-diphenidol (hexahydro-sila-difenidol), a serles of structurally related C/Si pairs were investigated, along with atropine, pirenzepine and methoctramine, for their binding affinities in NB-OK 1 cells as well as in rat heart and pancreas. 2 The action of these antagonists at musearlnie receptors mediating negative inotropic responses in guinea-pig atrla and ileal contractions has also been assessed. 3 Antagonist binding data indicated that NB-OK 1 cells (M\(_1\) type) as weil as rat heart (cardiac type) and pancreas (glandularjsmooth muscle type) possess different muscarinic receptor subtypes. 4 A highly significant correlation was found between the binding affinities of the antagonists to muscarinic receptors in rat heart and pancreas, respectively, and the affinities to muscarinic receptors in guinea-pig atria and ileum. This implies that the musearlnie binding sites in rat heart and the receptors in guinea-pig atrla are essentially similar, but different from those in pancreas and ileum. 5 The antimuscarinic potency of hexahydro-diphenidol and hexahydro-sila-diphenidol at the three subtypes was inftuenced differently by structural modifications (e.g. quaternization). Different selectivity profiles for the antagonists were obtained, which makes these compounds useful tools to investigate further muscarinic receptor heterogeneity. lndeed, the tertiary analogues hexahydrodiphenidol (HHD) and hexahydro-sila-diphenidol (HHSiD) bad an M\(_1\) = glandularjsmooth muscle > cardiac selectivity profile, whereas the quaternary analogues HHD methiodide and HHSiD methiodide were M\(_1\) preferring (M\(_1\) > glandularjsmooth muscle, cardiac).
The synthesis of the potent and highly selective silicon-containing antimuscarinic agent o-methoxysila- hexocyclium methyl sulfate and its corresponding tertiary amine (isolated as the dihydrochloride) is described. The quarternary compound is an omethoxy derivative of sila-hexocyclium methyl sulfate, which represents one of the tools currently used in experimental pharmacology for the subclassification of muscarinic receptors. The omethoxy derivative, the pharmacological profile of which differs substantially from tbat of the nonmethoxy compound, is also recommended as a tool for the investigation of muscarinic receptor heterogeneity.
Sila-Hexocyclium-methylsulfat (7b), ein Silicium-Analogon des therapeutisch eingesetzten Antimuscarinileums Hexocyclium-methylsulfat (7a), wurde durch eine sechsstufige Synthese - ausgehend von (CH\(_3\)0)\(_3\)SiCH\(_2\)Cl - dargestellt (Gesamtausbeute 16%). Außerdem wurden die hiervon abzuleitende freie Base 9b (fünfstufige Synthese, ausgehend von (CH\(_3\)0)\(_3\)SiCH\(_2\)O; Gesamtausbeute 29%) und das strukturverwandte (Aminomethyl)silanol 13 (dreistufige Synthese, ausgehend von cyclo-C\(_6\)H\(_{11}\)(C\(_6\)H\(_5\))Si(OCH\(_3\))CH\(_2\)Cl, Gesamtausbeute 46$) synthetisiert. 7b ist ein hochwirksames und selektives Antimuscarinikum, das in der experimentellen Pharmakologie aufgrund seines bemerkenswerten Selektivitätsprofils zur Klassifizierung von Subtypen muscarinischer Rezeptoren eingesetzt wird.
The present study was designed to further charaeterize the presynaptie musearlnie M\(_1\)-reeeptor responsible for the inhibition of neuragenie eontraetions in the isolated rabbit vas deferens. Eleetrically induced twiteh eontraetions of this preparation were inhibited by the M\(_1\)-agonist, MeN-A-343, and by some of its analogs: 4-ehloro-phenyl derivative> MeN-A-343 > trans-olefinie analog> cis-olefinie analog. The same rank order of potency was observed for these agonists to raise the blood pressure of pithed rats by stimulation of M\(_1\)-receptors in sympathetie ganglia. A highly signifieant eorrelation was found between the antimusearinie potencies of atropine, pirenzepine and a series of 9 antagonists strueturally related to the ganglionie M\(_{1\beta}\)-receptor selective compounds, hexocyclium and hexahydro-difenidol, to antagonize the MeN-A-343-indueed inhibition of twitch eontraetions in rabbit vas deferens or the musearine-indueed depolarization in rat isolated superior eerVieal ganglia. It is suggested that the presynaptie musearlnie receptor that mediates inhibition of neuragenie contraetions in rabbit vas deferens is of the ganglionic M\(_{1\beta}\)-type.
Thirty strains of microorganisms (bacteria, yeasts, fungi and green algae) were tested as resting free cells for their ability to transform acetyldimethylphenylsilane (1) enantioselectively into (R)-(1-hydroxyethyl) dimethylphenylsilane [(R)-2]. The biotransformations were monitared by GC (packed OV-17 column), and the enantiomeric purities of the products isolated were determined by HPLC (cellulose triacetate column, UV detection). All microorganisms tested were found to reduce 1 enantioselectively to give (R)-2. Under the test conditions used, the yeast Trigonapsis variabilis (DSM 70714) was found to 1 exhibif the highest specific activity (1.5 mg product x g cell wet mass\(^{-1}\) x min\(^{-1}\) ), whereas the highest enantioselectivities were observed for the bacteria Acinetobacter ca lcoaceticus (ATCC 31012) (>95% ee), Brevfbacterium species (ATCC 21860) (90% ee) and Corynebacterium dioxydans (ATCC 21766) (>95% ee), the yeast Candida humico la (OSM 70067) (90% ee), the fungus Cunninghame lla e legans (ATCC 26269) (94% ee), as well as the cyanobacterium Synechococcus leopoliensis (94% ee).· From the green algae tested, Chlamydomonas reinhardii showed the highest.enantioselectivity (85% ee).
Synthese und Eigenschaften von (Hydroxymethyl)dimethylgerman und (Hydroxymethyl)diphenylgerman
(1988)
Die (Hydroxymethyl)diorganylgermane (CH\(_3\))\(_2\)Ge(H)CH\(_2\)OH und (C\(_6\)H\(_5\))\(_2\)Ge(H)CH\(_2\)OH wurden - ausgehend von GeCl\(_4\) - durch eine jeweils vierstufige Synthese mit einer Gesamtausbeute von 15 bzw. 32% dargestellt (GeCl\(_4\) ---+ Cl\(_3\)GeCH\(_2\)Cl -> R \(_2\)Ge(Cl)CH \(_2\)Cl ->R \(_2\)Ge(OAc)CH\(_2\)OAc--) R \(_2\)Ge(H)CH\(_2\)OH; R = CH\(_3\) bzw. C\(_6\)H\(_5\) ). Die chemische Reaktivität der Germane (CH\(_3\))\(_2\)Ge(H)CH\(_2\)OH und (C\(_6\)H\(_5\))\(_2\)Ge(H)CH\(_2\)OH wird durch deren Ge-H- und 0-H-Bindung bestimmt.
Die Synthese des (Hydroxymethyl)[(trimethylsilyl)methyl]silans (3) sowie des hiervon abzuleitenden Acetats 4 und Chlorformiats 6 wird beschrieben. 4 und 6 unterliegen einer thermisch induzierten Umwandlung zu den difunktionellen Silanen 5 bzw. 8. Die Umwandlungen 4 -> 5 und 6 -> 8 erfolgen gemäß einer Kinetik 1. Ordnung mit Halbwertszeiten von 10.0 bzw. 3.6 h (135 ° C, in C\(_6\)D\(_6\)).
Die Kristall- und Molekülstrukturen der Akarizide Chlortrineophylstannan (Ia), Chlortris[ ( dimethylphenylsilyl)methyl]stannan (tb) und Trineophyl(1,2,4-triazol-1- yl)stannan-hemihydrat (2a · 0.5H\(_2\)0) wurden durch Einkristall-Röntgenstrukturanalysen bestimmt. Zu V ergleichszwecken wurde ausserdem die Struktur des 2,5-Dimethyl-2,5-diphenylhexans (Bineophyl, 4) untersucht. Die Knüpfung von drei sehr raumerfüllenden N eophyl-Resten an ein Zinnatom führt zu einer deutlichen Verzerrung der tetraedrischen Geometrie [ta: C-Sn-C 117.2°, C-Sn-Cl99.7°; 2a·0.5H20: C-Sn-C 116.9° (Mittelwert), C-Sn-N 100.2° (Mittelwert)]. Austausch der zentralen Kohlenstoffatome in den Neophyt-Substituenten von la durch Siliciumatome führt zu einer Verringerung des Raumbedarfs und dadurch zu einer erkennbaren Angleichung an die tetraedrische Geometrie [lb: C-Sn-C 113.3° (Mittelwert), C-Sn-Cl 105.3° (Mittelwert)].
Enantioselective reduction of acetyldimethylphenylsilane by Trigonopsis variabilis (DSM 70714)
(1987)
Growing and resting cells of the yeast Trigonapsis variabilis (DSM 70714) can be used for the enantioselective reduction of the organosilicon compound acetyldimethylphenylsilane (J) to give optically active (R)-(1-hydroxyethyl)dimethylphenylsilane [(R)-2] in good yields. The enantiomeric purity of the isolated product was determined tobe 62-86% ee depending on the substrate concentration used. Both substrate and product caused an inhibition of the reaction at concentrations higher than 0.35 and 0.5 g/1, respectively. Besides, higher substrate and product concentrations led to increased formation of the by-product 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-diphenyldisiloxane. Considering the limiting substrate and product concentrations, it was possible to use the same biomass at least 5 times without significant loss of enzyme activity. 3-Methyl-3-phenyl-2-butanone (5) and acetyldimethylphenylgermane (7), which represent carbon and germanium analogues of 1, were also found to be accepted as substrates by Trigonapsis variabilis (DSM 70714). The reduction rates of the silicon {1) and germanium compound {7) were much higher than the transformation rate of the corresponding carbon analogue 5.
Durch Racematspaltung mit L-( + )- bzw. o-(-}-Weinsäure wurden die Enantiomere des Sila-Procyclidins (R}-1 b und (S}-1 b erhalten (>97% ce (NMR), 99.7% ee {DSC)]. Daraus wurden die Hydrochloride (R}-2b und (S)-lb und durch Umsetzung mit CH31 die Enantiomerc des Sila-Tricyclamol-iodids (R)-3b und (S}-3b [>96% ee (NMR)] hergestelll Die optisch aktiven Silanoie sind in k:ristalliner Form und in inerten Lösungsmitteln konfigurationsstabil. während sie in wässeriger Lösung raoemisieren (3 b schneller als 111). In. Analogie zur Stereoselektivität der antimuskarin. iscben Wirkung der Enantiomere der Kohlenstoff-Analoga Procyclidin (la) und Tricyclamol-iodid (3a) besitzen die (R)Enantiomere von 1 b und 311 eine größere Affinität zu den ilealen M2&- und atrialen M2ar-Muskarinrezeptorcn des Meerschwein,;, cbens als die (S)-Antipoden. Alle Silicium-Verbindungen sind stärker antiinuskarinisch wirksam als ihre Kohlenstoff-Analoga, deren Stereoselektivität jedoch stärker ausgeprägt ist. Die Unterschiede in der A1Tmität von (R}-1 b und (S)-1 b zu den ilealen und atrialen Muskarinrezeptoren bestätigen das Konzept der Heterogenität musk:arinis.cher M 2-Rezeptoren (M 2\(_\alpha\): atrialer Typ; M2\(_\beta\): ilealer Typ).
Sila-Procyclidin (1 b) sowie dessen Derivate 2b (Sila-Tribexyphenidyl), 3b und 4b (Sila-Cycrimin) wurden - ausgehend von Cl\(_3\)SiCH\(_2\)Cl - durch eine neue, sechsstufige Synthese mit einer Gesamtausbeute von 16 (lb), t9 (2b), 8 (3b) bzw. 7% (4b) dar· gestellt. - Vergleichende in-vivo-Untcrsuchungen (Maus, per-osApplikation) hinsichtlich der peripheren und zentralen auticholincrgen Wirkung haben gezeigt, daß die Silicium-Verbindung 1 b dem Kohlenstoff-Analogon Ia (Procyclidin) überlegen ist.
Acetyldimethylphenylsilan (2) reagiert bei Raumtemperatur mit TBAF · 3H\(_2\)O in THF bzw. mit KF in DMSO/H\(_2\)O zu [(CH\(_3\))\(_2\)SiO]\(_x\) und 1-Phenylethanol (3), welches mit praktisch quantitativer Ausbeute isoliert werden kann. Dieses Reaktionsverhalten von 2 gegenüber F\(^-\) weicht drastisch ab von dem in der Literatur beschriebenen Verhalten einiger Aroyl- und Heteroaroyltrimethylsilane. Ein Reaktionsmcchanismus, der u.a. eine 1,2-Phenylverschiebung und eine BrookUmlagerung beinhaltet, wird zur Diskussion gestellt.
Die Synthese des selektiven Antimuskarinikums Cyclohexylpheny\{3-piperidinopropyl)sila· nol (1 b) wird beschrieben. 1 b wurde - ausgehend von (3·Chlorpropyl)trimethoxysilan - durch eine vierstufige Reaktionsfolge erhalten und als Hydrochlorid 2b mit einer Gesamtausbeute von etwa 45°/o isoliert. - 1 b ist aufgrund seiner großen pharmakologischen Se· lektivität zu einer Standardsubstanz in der experimentellen Pharmakologie bei der Differenzierung von Muskarinrezeptoren geworden.
A new in situ preparation of trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate (3) is described: 3 is generated by a thermally induced rearrangement of (dimethylsilyl)methyl trifluoromethanesulfonate (2), which can be prepared by reaction of (CH\(_3\))\(_2\)Si(H)CH\(_2\)OH (1) with (CF\(_3\)SO\(_2\))\(_2\)O. Starting with C\(_6\)H\(_5\)(CH\(_3\))Si(H)CH\(_2\)OH (5), the derivative (methylphenylsilyl)methyl trifluoromethanesulfonate (6) can be obtained by a similar method. Its thermally induced rearrangement Ieads to dimethylphenylsilyl trifluoromethanesulfonate (7). The rearrangements 2---> 3 and 6---> 7 were found to be first-order reactions with half-lifes at 80 oc of 0.75 and 1.7 h, respectively.
The crystal structures of the (R)-enantiomer (2b) and the racemate (1 b) of (cyclohexyl)phenyl[2- (pyrrolidin-1-yl)ethyl]silanol (sila--procyclidine) have been determined by X -ray structural analysis. The absolute configuration of (2b) was established. (2b) crystallizes in the orthorhombic space group P2\(_1\)2\(_1\)2\(_1\), with a = 15.221 (1 ), b = 17.967(1 ), c = 6.463(1) A, and Z = 4. (1 b) crystallizes in the monoclinic space group P2\(_1\)/c, with a = 6.441 (1 ), b = 17.1 82(7), c = 16.707(4) A, ß = 1 03.86(2r, and Z = 4. The structures were refined to respective R factors of 0.044 and 0.058. The molecular conformation of sila-procyclidine is identical in the two different structures. lntermolecular 0-H • • • N hydrogen bonding is observed in both crystallattices.ln (1 b) (R)- and (S)-configurated molecules form centrosymmetric dimers, in (2b) the (R)-configurated molecules are linked into infinite chains parallel to the c axis. The (R)-configurated sila--procyclidine (2b) has higher affinity for ileal and atrial muscarinic receptors of the guinea pig than the (S)-configurated enantiomer (3b).
Die (Acyloxymethyl)diorganylsilane R\(^1\)R\(^2\)Si(H)CH\(_2\)OC(O)R\(^3\) (2a- d) unterliegen einer thermisch induzierten Umlagerung zu den entsprechenden Acyloxy(methyl)diorganylsilanen R\(^1\)R\(^2\)Si(CH\(_3\))OC(O)R\(^3\) (3a- d). Diese Reaktion beinhaltet formal einen Austausch des am Silicium gebundenen Wasserstoffs mit dem am Kohlenstoff gebundenen Acyloxy-Rest. Bezüglich der 1,2- Wasserstoff-Verschiebung konnte experimentell ein intramolekularer Prozeß bewiesen werden.
Die Synthese der (2-Aminoethyl)cycloalkylphenylsilanole Sb (Sila-Trihexyphenidyl), 6b (SilaCycrimin), 7 b (Sila-Procyclidin) und Sb wird beschrieben. Sb- Sb wurden - ausgehend von Cl\(_2\)(C\(_6\)H\(_5\))SiCH = CH\(_2\) (9) - durch eine fünfstufige Reaktionsfolge mit einer Gesamtausbeute von 32- 40% erhalten. Am isolierten Ileum des Meerschweinchens wurden die C/Si-Paare Sa, b- 8a, b vergleichend auf ihre antimuskarinische Aktivität geprüft. Die durch die Sila-Substilution von Sa-8a erreichte Zunahme der Affinität zum Muskarinrezeptor ist deutlich weniger ausgeprägt als bei den strukturverwandten C/Si-Paaren I a, b- 4a, b.
(C\(_6\)H\(_5\))\(_2\)Si(H)CH\(_2\)X (1 a: X = Cl; 1 b: X = I) und C\(_6\)H\(_5\)(CH\(_3\))Si(H)CH\(_2\)CI (10) reagieren mit LiOCH\(_2\)CH\(_2\)N(CH\(_3\))\(_2\) (2b) zu den Alkoxysilanen (C\(_6\)H\(_5\))\(_2\)Si(CH\(_3\))OCH\(_2\)CH\(_2\)N(CH\(_3\))\(_2\) (5) bzw. C\(_6\)H\(_5\)(CH\(_3\))\(_2\)SiOCH\(_2\)CH\(_2\)N(CH\(_3\))\(_2\) (12). Die Bildung dieser unerwarteten Reaktionsprodukte wird durch einen nucleophilen Angriff des Alkoxids am Si-Atom gedeutet. dem sich eine intramolekulare 1 ,2-Hydridverschiebung vom Si zum C und Eliminierung von Cl e anschließt. Mit weichen Basen, wie z. B. I (-) und (-)SCH\(_2\)CH\(_2\)N(CH\(_3\))\(_2\), wurden dagegen "normale" Substitutionsreaktionen am C-Atom der SiCH\(_2\)Cl-Gruppe beobachtet
The synthesis of the (hydroxymethyl)diorganylsilanes R\(^1\)R\(^2\)Si(H)CH\(_2\)OH (4a: R\(^1\) = R\(^2\) = CH\(_3\), 2-silaisobutanol; 4b: R\(^1\) = CH\(_3\), R\(^2\) == C\(_6\)H\(_5\); 4c: R\(^1\) == R\(^2\) = C\(_6\)H\(_5\))is achieved bythereactionof R\(^1\)R\(^2\)Si(Cl)CH\(_2\)Cl (2a-c) with AcOH/NEt\(_3\) to R\(^1\)R\(^2\)Si(OAc)CH\(_2\)OAc (Ja-c), followed by treating with LiAlH\(_4\) and hydrolysis.
Die Synthese der Organosilicium· Verbindungen 3 a- d wird erstmalig beschrieben. Sie wurden durch ihre physikalischen, chemischen und pharmakologischen Eigenschaften charakterisiert. Ja- d wirken als uKurzzeit-Muskelrelaxantien", deren Entgiftung durch Hydrolyse der Si- OeBindungen (Sollbruchstellen) erfolgt.
Es wurden Silanale RR'R"SiOH 7 dargestellt, die Carbinolen RR'R"COH 1 (R = CH\(_3\) , R' = CH\(_3\) , CH = CH\(_2\) , C\(_2\)H\(_5\) , R" = CH\(_2\)C\(_6\)H\(_5\) , CH\(_2\)CH\(_2\)C\(_6\)H\(_5\)) mit starker Duftwirkung im Bereich blumiger Noten (Maiglöckchen-Hyazinthe-Rose) analog waren. Ihr Syntheseweg verläuft über die Reaktionsschritte (3) mit teilweise bisher unbekannten Zwischenstufen 6. Die Sila-Riechstoffe 7 sind in Intensität und Duftbereich den Carbinolen 1 ähnlich, doch ist allgemein eine Verschiebung der Duftnote von Maiglöckchen zu Hyazinthe zu beobachten.
Das Sila-Dimetacrin (3a), ein Sila-Analogon des Psychopharmakons Dimetacrin (2), und sein N,N-Diethylderivat 3 b sowie sein 3-Chlorderivat 3 c wurden, von den o-Halogenanilinen 4 a- c ausgehend, über die teilweise unbekannten Stufen 5 a- c bis 10a- d synthetisiert, in ihren Eigenschaften beschrieben und in ihrer Struktur über Elementaranalysen, \(^1\)H-NMR- und Massenspektren sichergestellt. Die Synthese des Zwischenproduktes Bis(2-bromphenyl)amin (9a) konnte optimiert werden.
Die Organophosphorsäureester la-4a und ihre Sila-Analoga lb-4b des Typs R\(^1\)R\(^2\)P(O)( p-OC\(_6\)H\(_4\)ElMe\(_3\)) (EI = C, Si) wurden synthetisiert. Die Kohlenstoff-Verbindungen 1 a- 4a zeigen hinsichtlich ihrer Anticholinesterase-Aktivität die gleichen Struktur-Wirkungs-Beziehungen wie die Silicium-Verbindungen 1 b- 4 b. Letztere sind jeweils wirksamer als die entsprechenden C-Analoga.
Die potentiell curarewirksamen Silicium-Verbindungen Sa, Sc, Sd, Sg, Sh und 9a-9d wurden dargestellt. \(^1\)H-NMR-spektroskopische Untersuchungen ergaben Informationen über die Konformationen von 5 a- Sc in Lösung. Die Kristall- und Molekülstruktur von 5 c wurde röntgenstrukturanalytisch bestimmt. Die muskelrelaxierenden Eigenschaften von S a- 5 h und 9 a-9 d wurden vergleichend an der Maus (i.v., LD50-Werte) untersucht. Die ermittelten Struktur-WirkungsBeziehungen werden in Hinblick auf die unterschiedlichen kovalenten Radien des Kohlenstoffund Siliciumatoms und die hieraus resultierenden N ... N-Abstände diskutiert.
Sila-Tiemoniumiodid (16b), ein Sila-Analogon des Anticholinergicums Tiemoniumiodid (16a), und das Sila-Analogon 14b der entsprechenden Tiemonium-Base 14a wurden erstmalig synthetisiert.14b und 16b sowie die Vorstufen 10-13 und 15 wurden in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften charakterisiert und in ihrer Struktur durch Elementaranalysen sowie \(^1\)H-NMR- und Massenspektren sichergestellt. Die spasmolytischen Eigenschaften der Paare 14a/14b und 16a/16b wurden am isolierten Meerschweinchendarm vergleichend untersucht.
Sila-Pridinol (2 b), ein Sila-Analogon des Anticholinergicums Pridinol (2a), wurde auf zwei verschiedenen Wegen dargestellt. Die Kristall- und Molekülstrukturen von 2 a und 2 b wurden röntgenstrukturanalytisch bestimmt. 2a bildet im festen Zustand intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen aus, während sich in kristallinem 2 b zentrosymmetrische, durch intermolekulare H-Brückenbindungen verknüpfte cyclische Dimere finden. IR- und \8^1\)H-NMR-spektroskopische sowie kryoskopische Untersuchungen ergaben Informationen über die Strukturen von 2a und 2 b in verschiedenen Lösungsmitteln. - Die pharmakologischen und toxikologischen Eigen" schaften von 2a und 2b wurden unter dem Gesichtspunkt bekannter Struktur-Wirkungs-Beziehungen vergleichend untersucht. 2 b erwies sich als ein etwa fünfmal so starkes Anticholincrgicum wie 2a.
Sila-Analogon des Rythmols
(1980)
Sila-Rythmol (llb), ein Sila-Analogon des Antiarrhythmieums Rythmol (lla), wurde erstmalig dargestellt. llb sowie die Vorstufen und Nebenprodukte 4, 5, 6, 7, 9b und lOb wurden in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften charakterisiert und in ihrer Struktur sichergestellt. Die pharmakologischen und toxikologischen Eigenschaften der Analoga lla und llb wurden vergleichend untersucht.
Sila-Chlorphencyclan (8b), ein Sila-Analogon des Chlorphencyclans (8a), die Derivate 7 und 9, deren Ammoniumsalze 11, 12, 13 und 14b, das Hydrolyseprodukt 10 sowie die Vorstufen 3-6 wurden erstmalig dargestellt. Die neuen Verbindungen wurden in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften charakterisiert, ihre Struktur wurde sichergestellt. Chlorphencyclan, Sila-Chlorphencyclan und einige seiner Derivate wurden vergleichend pharmakologisch und toxikologisch untersucht.
Die Darstellung der Verbindungen 3a (sowie 3b) und 10, die sich vom 1-(4-Chlorphenyl)-1-(2~ diethylaminoethoxy)silacyclohexan (Sila-Chlorphencyclan, II a) ableiten, wird beschrieben. Die Verbindung 3 b wurde pharmakologisch und toxikologisch untersucht. Die biologischen Eigen· schaften von 3b wurden mit denen von Ila (sowie Chlorphencyclan) und seinem Hydrochiarid Ilb verglichen.
Die Umsetzung von Diphenyl-vinylsilan mit zyklischen sekundären Aminen (z.B. Morpholin) in Gegenwart der entsprechenden Lithium-amide führt zu einer Substitution des an Silicium gebundenen H-Atoms durch eine Aminogruppe und zu einer Addition des Amins an die Vinylgruppe. 2-Thienylphenyl- vinylsilan reagiert jedoch zusätzlich unter Spaltung der Si-e-Bindung und Aminosubstitution der 2-Thienylgruppe.
Die quartären Ammoniumsalze 1-10 einiger bioaktiver Sila-benzhydryläther wurden erstmalig durch Reaktion der entsprechenden freien Basen A-E mit CH\(_3\)J, CH\(_3\)Br bzw. CH\(_3\)Cl in CH\(_3\)CN dargestellt. Die Strukturen von 1-10 wurden durch Elementaranalysen und 1 H-NMR-Spektren bestätigt. Die pharmakologischen Effekte einiger Verbindungen wurden sowohl mit den Eigenschaft der entsprechenden freien Basen als auch mit einigen Struktur-Wirkungsbeziehungen analoger Kohlenstoffverbindungen verglichen.
Isoelectronic derivatives (A and B) and a homolog (C) of the two sila-antihistamines sila-clofenetamine and silamebrophenhydramine were synthesized for the first time by the steps shown in scheme 1. They and their unknown precursors II-IV were characterized by their physical (Table 1) and chemical properties and their structures confinned by lH-NMR and rnass spectroscopy (Tables 2 and 3). The pharrnacological effects of A and B were investigated and compared with those of the corresponding 0-isosteric sila-antihistarnines (Chapter 5).
Derivatives A and B of the two sila-antihistam.ines silamephenhydramine and sila-chlorphenoxamine were synthesized for the first time by the steps shown in scheme 1. They and their precursors III and IV were characterized by their physical (Table 1) and chemical properties and their structures confirmed by NMR and mass spectroscopy (Tables 2 and 3). Their pharmacological effects were investigated and compared with those of the corresponding sila-antihistamines.
Sila-Analogues B 2 and A 2 of the spasmolytic ciclonium bromide (B 1) respectively the corresponding free base A 1 were synthesized for the first time according to the reaction steps sho·wn in scheme 1, and they and their precursors I and II were characterized by ph;ysical (Table 1} and chemical properties and their structures confirmed by NMR, and mass spectroscopy (Tables 2 and 3}. The pharmacological effects of A 2 and B 2 were investigated and compared with those of the parent carbon compound B 1 (chapter 5).
Sila-analogues A 2, B 2 and C 2 of the drug mebrophenhydramine from the class of benzhydryl ethers -were synthesized for the first time by the steps shown in scheme 1, and they and their precurso:rs I-Ill were characterized by their physical (Table 1) and chemical properties, a.nd their structures confirmed by NMR, mass and infrared spectroscopy (Tables 3-5). The histaminolytic and anticholinergic effects of A 2 and C 2 were investigated and compared with some structure-activity relationships of analogue carbon compounds.
Sila-ana.logues A 2 and B 2 of two drugs from the benzhydryl ether class, chlorphenoxamine and clofenetamine, were synthesized for the first time by the steps shown in scheme 1. They and their precursors I-VI v;rere characterized by their physical (Table 1) and chemical properties and their structures confirmed by n.m.r., mass and infrared spectroscopy (Tab]es 2-5). Their physiological effects were invest.igated and compared with those of the carbon analogues (Chapter 5).
Sila-Analogues A 2, B 2 and C 2 of the drug mephenhydramine from the class of benzhydryl ethers were synthesized for the first time by the steps shown in scheme 1, and they and their precursors I-V characterized by their physical {table 1) and chemical properties, and their structures confirmed by NMR, n1ass and infrared spectroscopy (tables 3-5). Their physiological effects were investigated a.nd compared -with those of the parent carbon compounds (section 5).
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese neuer heptadentater Liganden und deren Gd(III)- und Y(III)-Komplexen. Diese auf dem AAZTA-Grundgerüst basierenden Liganden sollten in 6-Position des Perhydro-1,4-diazepinrings über eine zusätzliche funktionelle Gruppe verfügen, wodurch eine kovalente Anbindung der entsprechenden Gd(III)-Komplexe an Makromoleküle, Polymere oder Peptide möglich wäre. Abschließend wurden die Protonen-Relaxivitäten der darge¬stellten Gd(III)-Komplexe bestimmt, und die Komplexe bezüglich ihrer Eignung als Kontrastmittel bei der MRI untersucht.
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Ausgehend von den dilithiierten Verbindungen [Cr(C6H5Li)2]·(tmeda), [Cr(C5H4Li)(C7H6Li)]·(tmeda) und [Mn(C5H4Li)(C6H5Li)]·(tmeda) konnten durch Umsetzung mit Elementdihalogeniden der Gruppe 4 neue [1]Metalloarenophane synthetisiert werden. Aufgrund des großen Kovalenzradius von Zirkon weisen diese Spezies erwartungsgemäß nur sehr geringe Molekülspannungen auf, weshalb deren intensive Färbung nicht allein auf eine mit der Verbrückung einhergehende Verkleinerung des HOMO-LUMO-Abstandes zurückgeführt werden konnte. Die UV-Vis-spektroskopischen Untersuchungen zeigten ein nicht einheitliches Verhalten, so dass deren Hintergrund mittels zeitabhängiger DFT-Rechnungen (B3LYP/BP86) untersucht wurden. Den Rechnungen zufolge muss bei der niederenergetischsten Anregung dieser [1]Metalloarenophane ein starker elektronischer Einfluss der ansa-Brücke mit berücksichtigt werden. Die Übergänge finden demnach aus dem metallzentrierten HOMO in das LUMO statt, welches hauptsächlich an der Zr-Brücke lokalisiert ist. Des Weiteren ist es gelungen, heteroleptische 1,1 ́-Bis(phosphanyl)trochrocenderivate darzustellen. Neben NMR-spektroskopischen Experimenten belegen auch Kristallstrukturanalysen die Gegenwart nahezu ungespannter Systeme. Die Reaktivität dieser 1,1 ́-Bis(phosphane) in Hinblick auf deren Verwendung als Chelatliganden wurde durch deren Umsetzung mit Metallcarbonylen der Gruppe 6 sowie mit geeigneten Palladium- und Platinkomplexen untersucht. Auf diese Weise konnten bimetallische [3]Trochrocenophane erhalten werden. Durch Umsetzung mit MeLi bzw. M-C≡C-Ph (M = Li, Na) ist es in weiterführenden Experimenten gelungen, die disubstituierten Spezies darzustellen, welche eine deutlich erhöhte Löslichkeit als die entsprechenden MCl2-verbrückten Ausgangsverbindungen zeigten und konnten isoliert und in Lösung vollständig durch NMR-Spektroskopie charakterisiert werden. Die Ergebnisse dieser Studien stehen erwartungsgemäß im Einklang mit der Gegenwart ungespannter Systeme, was weiterhin durch Röntgenstrukturanalysen belegt werden konnte. Die Eignung der PdCl2-verbrückten 1,1´-Bis(phosphanyl)trochrocene als Katalysator für die Heck-Reaktion wurde weiterhin untersucht. Katalysestudien zur Umsetzung von Brombenzol mit Styrol zu trans- und cis-Stilben belegen eindeutig die katalytische Aktivität dieser Spezies.
In der vorliegenden Arbeit wurden magnetische Kolloide auf der Basis von Eisenoxid-Nanopartikeln hergestellt, die eine erhöhte Verweildauer im Blutstrom aufweisen sollten. Die Hüllmoleküle bestehen aus zwei Teilen: Direkt an den Phosphor gebunden eine hydrophobe Alkylkette aus vier bis zehn CH2-Einheiten, und daran anschließend eine Methoxy-terminierte Polyethylenglykol (PEG)-Kette. Die PEG-Kette sollte sowohl die Hydrophilie der fertigen Partikel als auch den nötigen Schutz gegen Phagozytose gewährleisten. Diese speziellen Phosphonsäuren wurden dann dazu verwendet, Magnetit-Nanopartikel stabil einzuhüllen.
In dieser Arbeit wurde eine verbesserte Synthesestrategie für [Ti(η5-C5H5)(η7-C7H7)] entwickelt. Daraufhin wurde [Ti(η5-C5H5)(η7-C7H7)] in Anlehnung an eine bekannte Literaturvorschrift in [Ti(η5-C5H4Li)(η7 C7H6Li)]∙pmdta überführt, welches mit verschiedenen Elementdihalogeniden zu [Ti(η5-C5H4)(η7-C7H6)E2R4] (E2R4 = B2(NMe2)2, Si2Me4, Sn2tBu4) bzw. [Ti(η5-C5H4SiMe2)(η7-C7H6SiMe2)CH2)] umgesetzt wurde. Die Röntgenstrukturanalysen der Troticenophane stehen in vollem Einklang mit den NMR-spektroskopischen Daten in Lösung und belegen die Verringerung der Molekülspannung mit zunehmender Anzahl und wachsendem Kovalenzradius der Brückenatome. UV-Vis-spektroskopische Studien bestätigen die wohldokumentierte Blauverschiebung der langwelligsten Absorptionsbande mit zunehmender Moleküldeformation, lediglich [Ti(η5-C5H4SiMe2)(η7-C7H6SiMe2)CH2] zeigt eine deutliche Abweichung von diesem Trend. Die Umsetzung von [Ti(η5-C5H4)(η7-C7H6)B2(NMe2)2] mit [Pt(PEt3)3] führte zur oxidativen Addition der B-B-Bindung an das niedervalente Platinzentrum, verbunden mit einer signifikanten Abnahme der Ringspannung. Zur Darstellung von Trovacenophanen wurde zunächst die Dimetallierung von [V(η5-C5H5)(η7-C7H7)] optimiert, wobei [V(η5-C5H4Li)(η7-C7H6Li)]∙pmdta in nahezu quantitativer Ausbeute erhalten werden konnte. Die Umsetzung von [V(η5-C5H4Li)(η7-C7H6Li)]∙pmdta mit verschiedenen Elementdihalogeniden ermöglichte die Synthese von [n]Trovacenophanen (n = 1, 2). Erwartungsgemäß bestätigen die Kristallstrukturen von [V(η5-C5H4)(η7-C7H6)SiMeiPr] und [V(η5-C5H4)(η7-C7H6)GeMe2] den gespannten Charakter der ansa-Komplexe. Im Unterschied hierzu wirkt sich die Verknüpfung der Ringliganden in [V(η5-C5H4)(η7-C7H6)Sn2tBu4] kaum auf die Geometrie des Sandwichgerüsts aus. ESR-spektroskopische Untersuchungen untermauern frühere Befunde, wonach die isotrope Hyperfeinkopplungskonstante mit zunehmendem Kippwinkel α abnimmt. Die Übergangsmetall-vermittelte Polymerisation von [V(η5-C5H4)(η7-C7H6)SiMe2] und [V(η5-C5H4)(η7-C7H6)SiMeiPr] konnte mit Hilfe von Karstedt’s Katalysator bei erhöhten Temperaturen verwirklicht werden. Die durchschnittlichen Molekulargewichte der erhaltenen Polymere wurden durch GPC- und DLS-Studien zu mindestens Mn = 10000 g mol-1 bzw. Mn = 5600 g mol-1 mit moderaten Polydispersitäten (Mw/Mn = 2.31 bzw. Mw/Mn = 1.64) bestimmt. Durch Umsetzung von [Ti(η5-C5H5)(η8-C8H8)] mit BuLi in Gegenwart von pmdta konnte erstmals ein Sandwichkomplex mit einem Cot-Liganden selektiv in 1,1ʹ-Position dilithiiert werden. Während alle Versuche zur Synthese gespannter [1]Titanoarenophane scheiterten, ermöglichte die Umsetzung von [Ti(η5-C5H4Li)(η8-C8H7Li)]∙pmdta mit geeigneten Elementdichloriden die Isolierung von [n]Titanoarenophanen (n = 2, 3). Die paramagnetischen ansa-Komplexe wurden hierbei eindeutig durch Massenspektrometrie, Elementaranalyse und Röntgendiffraktometrie charakterisiert. Demnach erweist sich lediglich [Ti(η5-C5H4)(η8-C8H7)Si2Me4] als moderat gespanntes System, wohingegen [Ti(η5-C5H4)(η8-C8H7)Sn2tBu4] und [Ti(η5-C5H4SiMe2)(η8-C8H7SiMe2)CH2] eine coplanare Anordnung der Ringliganden aufweisen. Durch Einelektronen-Oxidation mit [Fe(η5-C5H5)2][X] (X = BArf4, PF6) konnten die ansa-Komplexe nachfolgend selektiv in die entsprechenden Kationen überführt werden. Mit der Darstellung von [Cr(η5-C5H4Li)(η6-C6H5Li)]∙pmdta gelang erstmals die Dimetallierung eines paramagnetischen Sandwichkomplexes der Zusammensetzung [M(η5-C5H5)(η6-C6H6)]. Nachfolgende Umsetzung mit Gruppe 14-Elementdichloriden lieferte die [n]Chromoarenophane [Cr(η5-C5H4)(η6-C6H5)ER2] (ER2 = SiMe2, SiMeiPr, SiiPr2, GeMe2, SntBu2), [Cr(η5-C5H4)(η6-C6H5)E2R4] (E2R4 = Si2Me4, Sn2tBu4) und [Cr(η5-C5H4SiMe2)(η6-C6H5SiMe2)CH2], welche zweifelsfrei durch Elementaranalysen und Massenspektrometrie identifiziert werden konnten. UV-Vis-spektroskopische Untersuchungen an den ansa-Komplexen offenbaren keinen Zusammenhang zwischen geometrischen und spektroskopischen Parametern, weshalb eine Abschätzung der Ringspannung für diese Systeme ohne Röntgenstrukturanalysen nicht möglich war. Erwartungsgemäß ist die Insertion einer {Pt(PEt3)2}-Einheit in die Sn-Cipso-Bindung zum Sechsring von [Cr(η5-C5H4)(η6-C6H5)SntBu2] mit einer deutlichen Verringerung der Moleküldeformation verbunden. Durch die Synthese von [Mn(η5-C5H4)(η6-C6H5)ER2] (ER2 = BNCy2, Si(CH2)3, GeMe2, SntBu2) wurde die Reihe an bekannten [1]Manganoarenophanen systematisch erweitert. Während die 1H NMR-Spektren der ansa-Komplexe keine eindeutigen Aussagen über das Ausmaß der Ringspannung in diesen Verbindungen erlauben, lassen die Hochfeldverschiebungen der Cipso-Atome in den 13C-NMR-Spektrem eine ausgeprägte Verzerrung erwarten. Im Unterschied dazu sprechen die NMR-Daten von [Mn(η5-C5H4)(η6-C6H5)Sn2tBu4] für eine eher ungespannte Natur der Sandwicheinheit.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene neuartige Boryl- Borylen- und Borido-Komplexe dargestellt und charakterisiert. Hierbei konnten bisher unbekannte Koordinationsmodi am zentralen Bor-Atom zugänglich gemacht werden. Die synthetisierten Verbindungen wurden auf ihre chemischen Eigenschaften hin untersucht. Mittels spektroskopischer und struktureller Befunde wurden weitere Erkenntnisse über die Natur der MetallBor-Bindung erhalten. Die drei Boryl-Komplexe [{Re(CO)5}(BX2)] (X = Cl, Br) und [{(Cy3P)Mn(CO)5}(BCl2)] können aus BX3 und entsprechenden Metallcarbonylaten durch Salzeliminierungsreaktionen dargestellt werden. Boryl-Verbindungen eignen sich als Ausgangsverbindungen sowohl für die Synthese von heterodinuklear-verbrückten Borylen-Spezies als auch für terminale Borido-Komplexe. So führt die Umsetzung der Boryl-Komplexe [{Cp*Fe(CO)2}(BX2)] (X = Cl, Br), [{Mn(CO)5}(BCl2)] (X = Cl, Br), [{Re(CO)5}(BCl2)] (X = Cl, Br) mit Na[Co(CO)4] zur Bildung der entsprechenden hererodinuklear-verbrückten Borylen-Verbindungen [{M(CO)5}(BCl){Co(CO)4}] (M = [Cp*Fe(CO)2] (X = Cl, Br); M = [Mn(CO)5]; (X = Cl, Br); M = [Re(CO)5]; (X = Cl, Br) welche jedoch aufgrund geringer Stabilität in Lösung nicht analysenrein isoliert werden konnten. Die Reaktion verschiedener Dihalogenboryl-Komplexe mit K[Cp(H)Mn(CO)2] stellt eine neue Strategie zur Darstellung von terminalen Borido-Komplexen dar. Verbindungen des Typs [[M](B)(CpMn(CO)2}] (M = [Cp*Fe(CO)2], [Mn(CO)5}] und [(Cy3P)Mn(CO)4] können nach Salzeliminierung und anschließender HX-Abspaltung erhalten werden. Lediglich die heterodinuklear-verbrückten Komplexe [{Re(CO)5}(BX)(H){CpMn(CO)2}] (X = Cl, Br) benötigen zur Bildung der terminalen Borido-Verbindung [{Re(CO)5}(B){CpMn(CO)2}] die Zugabe eines weiteren Äquivalents K[Cp(H)Mn(CO)2]. Die nicht stöchiometrischen Reaktionsbedingungen führen jedoch auch zur Bildung eines Bor-haltigen Nebenproduktes. Die analoge Reaktion von K[Cp(H)Mn(CO)2] mit MesBCl2 führt hingegen nicht zur Bildung eines entsprechenden terminalen Alkylborylen-Komplexes, sondern resultiert in der Bildung eines σ-Boran-Komplexes [{CpMn(CO)2}(HBMes). Die Reihe der homodinuklear-verbrückten Borylen-Komplexe konnte um den Vertreter [{Re(CO)5}2(BCl)] ergänzt werden, welcher direkt aus BCl3 und einem zweifachen Überschuss Na[Re(CO)5] erhalten werden kann. Es hat sich gezeigt, dass die Zugabe von Na[BArf4] zu den homodinuklear-verbrückten Borylen-Komplexen [{Cp‘Fe(CO)2}2(BCl)] und [{Re(CO)5}2(BBr)] zur Halogenidabstraktion führt, wodurch die linearen, kationischen Borido-Komplexe [Cp’Fe(CO)2}2(B)][BArf4] und [{Re(CO)5}(B)][BArf4] erhalten werden konnten. Die Umsetzung von [{Mn(CO)5}2(BBr)] und [{Re(CO)5}2(BCl)] mit dem niedervalenten Platin-Komplex [Pt(PCy3)2] führt zu einer spontanen Bildung borhaltigen Spezies der Zusammensetzung [{Mn(CO)5}2(B){Pt(PCy3)2}(Br)] bzw. [{Re(CO)5}2(B){Pt(PCy3)2}(Cl)], welche sich über die oxidative Addition der BX-Bindung an das Pt(0)-Zentrum gebildet haben. Die Umsetzung der Halogenborylen-Verbindungen sowie des Ferrocenylborans mit Na[Co(CO)4] führt über eine Salzeliminierung zur Bildung der jeweiligen Trimetalloborane [{CpFe(CO)2}2(B){Co(CO3)}], [{Mn(CO)5}2(B){Co(CO3)}] und der strukturanalogen Verbindung [{CpFe(CO)2} (BFc){Co(CO3)}], welche ein zentrales Bor-Zentrum trigonal-planar von drei Metall-Fragmenten umgeben zeigen. Die Umsetzung von [{Cp*Fe(CO)2}(B){Cr(CO)5}] mit Diphenylacetylen bzw. Trimethylsilylacetylen führt zur Bildung der Ferroboriren [{Cp*Fe(CO)2B}{C2(Ph)2}] und [{Cp*Fe(CO)2B}{C2(SiMe3)H}] . Es gelingt ebenfalls, die Metalloborylen-Einheit auf weitere Metall-Fragmente zu übertragen. Dieser intermetallische Borylentransfer eröffnet einen neuen, breiteren Zugang zu verschiedenartigen Metall-Bor-Komplexen. Die thermische Umsetzung von [{Cp*Fe(CO)2}(B){Cr(CO)5}] mit [CpCo(CO)2], [Cp*Ir(CO)2], [Cp*Rh(CO)2] und [Cp*(H)Mo(CO)3] führt zur Bildung von [{Cp*Fe(CO)2)}(B){CpCo(CO)}2], [{Cp*Fe(CO)2}(B(Cp*Ir(CO)}], [{Cp*Fe(CO)2)}(B){Cp*Fe(CO)2Rh} {Cp*Rh(CO)}] sowie [Cp*Fe(CO)2}(B)(H)(CpMo(CO)2}]. Die Reaktion der Borido-Komplexe [{Cp*Fe(CO)2}(B)Cr(CO)5}]und [{Cp*Fe(CO)2}(B)(Cp*Ir(CO)}] mit den Metall-basischen Platin-Komplexen [Pt(PCy3)2] bzw. [Pt(PiPr3)3] ermöglicht die Isolierung der ungewöhnlichen T-förmigen Spezies. Mit einem weiteren {PtR2}-Fragment gelingt es, die vierte Koordinationsstelle am zentralen Bor-Atom zu besetzen und so können die tetranuklearen Komplexe [{Cp*Fe(CO)}(CO)3{Pt(PCy3)}2{Cr(CO)2}(B)] und [{Cp*Fe(CO)}(CO)3}{Pt(PEt3)2}2{Cr(CO)2(PEt3)}(B)] isoliert werden. Sie zeigen ein zentrales Bor-Atom, welches annähernd quadratisch-planar von vier Übergangsmetall-Fragmenten umgeben ist. Vor Jahrzehnten wurde ein ebensolcher Koordinationsmodus in der Kohlenstoffchemie für CM4 (M = elektropositive Metall-Atome) postuliert und später realisiert. Derartige Spezies sind heutzutage als Anti-van’t Hoff-Le Bel-Verbindungen bekannt.
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Durch Umsetzung der jeweiligen Chiaraphosphane mit den entsprechenden Natriumdithiocarbamaten können folgende Verbindungen erhalten werden: Verbindungen des Typs RP(S\(_2\)CNR\(_2\)')\(_2\) mit R = CH\(_3\), C\(_6\)H\(_5\); R' = CH\(_3\) , C\(_2\)H\(_5\), CH(CH\(_3\))\(_2\). C\(_6\)H\(_5\) ; Verbindungen des Typs (C\(_6\)H\(_5\)) \(_2\)PS\(_2\)CNR\(_2\) mit R' = CH\(_3\) , CH(CH\(_3\))\(_2\) sowie [(C\(_6\)H\(_5\)))\(_2\)PS\(_2\)CN(CH\(_3\))CH\(_2\)--]\(_2\). Die Kristallstruktur von C\(_6\)H\(_5\)P(S\(_2\)CN(C\(_2\)H\(_5\))\(_2\))\(_2\) zeigt, daß sich der Trend zu schwächer ausgeprägter zweizähniger Bindungsweise der Dithiocarbamatliganden in der homologen Reihe RE(S\(_2\)CN(C\(_2\)H\(_5\))\(_2\))\(_2\); E = Bi, Sb, As, P für E = P fortsetzt.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde in Fortführung der Forschung unserer Arbeits-gruppe im Bereich der C/Si-Bioisosterie auf der Suche nach neuen Patchouli-Riechstoffen eine Reihe von neuartigen siliciumhaltigen Riechstoffen dargestellt. Als Vorbild für diese Strukturen diente eine ebenfalls dargestellte Überlagerungsstruktur von einem kürzlich ge-fundenen spirocyclischen Patchouli-Riechstoff und dem natürlichen Riechstoff (–)-Patchoulol. Darüber hinaus wurden von den beiden aus dieser Reihe besten Verbindungen auch die bis dato unbekannten Carba-Analoga synthetisiert. Die vorliegende Arbeit beschreibt außerdem die Synthese eines Germa-Analogons des Maiglöckchen-Riechstoffs Bourgeonal sowie die Versuche zur Synthese des Disila-Analogons eines bekannten holzigen Riechstoffs. Die ent-sprechenden Zielverbindungen sowie alle isolierten Zwischenstufen wurden durch NMR-Spektroskopie (1H, 13C, 29Si) und Elementaranalysen charakterisiert. In einigen Fällen erfolgte zusätzlich eine strukturelle Charakterisierung durch Einkristall-Röntgenstrukturanalyse.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Untersuchungen von Element-Element- Bindungsaktivierungsreaktionen des dinuklearen Nickel(0)-NHC-Komplex [Ni2(iPr2Im)4(COD)] A mit verschiedenen reaktionsträgen Substraten, die ihrerseits wichtige Ausgangsstoffe für katalytische Anwendungen sind. Die Arbeit gliedert sich dabei in vier verschiedene Teile.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Übergangsmetall-katalysierte Diborierung verschiedener ungesättigter Substrate untersucht. Die Diborierung von Dialkinen ermöglichte die Synthese einer Reihe neuer Verbindungen, welche sich in drei Gruppen einteilen lassen: i) Einkernige [4]Diboradicarbaferrocenophane, die zusätzlich entweder direkt oder über einen Spacer eine CC Dreifachbindung tragen; ii) zweikernige Komplexe, bei denen das [4]Ferrocenophanfragment über die zweite CC Dreifachbindung an ein niedervalentes Platinfragment koordiniert ist und iii) zweikernige Bis [4]diboradicarbaferrocenophane durch die Diborierung beider Dreifachbindungen des Dialkins. Von den vier Vertreter von Gruppe i) ist bei zweien die zweite CC Dreifachbindung direkt an die Bis(boryl)alkeneinheit gebunden, während bei den anderen eine Spacergruppe vorhanden ist. Die Darstellung der Komplexe kann entweder durch katalytische Diborierung der Dialkine durch [Fe{C5H4B(NMe2)}2] oder durch direkte Umsetzung mit [Fe{C5H4B(NMe2)}2Pt(PEt3)2] erfolgen. Hingegen führt die Umsetzung von [Fe{C5H4B(NMe2)}2Pt(PEt3)2] mit äquimolaren Mengen Dialkin zur Bildung der zweiten Verbindungen von Gruppe ii). Hier ist die zweite CC Dreifachbindung an ein [Pt(PEt3)2] Fragment koordiniert, wodurch ein Platinalkinkomplex entsteht. Unter den Produkten der Gruppe iii) sind zuerst die Komplexe zu nennen, die zwei Ferrocenophangruppen tragen. Die so synthetisierten Produkte weisen jeweils zwei chirale Ebenen auf und wurden deshalb als Diastereomerenpaare erhalten. Es konnte gezeigt werden, dass die einzelnen Diastereomere durch Erhitzen in Lösung ineinander umgewandelt werden können. Mittels DFT-Rechnungen konnte zudem ein plausibler Mechanismus aufgedeckt werden. Neben den Bis [4]ferrocenophanen wurde ein Komplex dargestellt, in dem ein [4]Diboradicarbaferrocenophanfragment über eine Spacerfunktion an einen entsprechenden von Bis(benzol)chrom abgeleiteten Metalloarenophanrest gebunden ist. Weiterhin wurden durch Umsetzung von [Pt(PEt3)3] mit den entsprechenden Dialkinen in unterschiedlicher Stöchiometrie jeweils drei einkernige bzw. zweikernige Platinalkinkomplexe sowie ein Platinalkenkomplex synthetisiert. Die IR-spektroskopischen Untersuchungen legen die Formulierung als Platinacyclopropene bzw. Platinacyclopropane nahe. Durch die Diborierung von Isocyaniden konnte unter bemerkenswert milden Reaktionsbedingungen eine Reihe von chiralen, einkernigen Bis(boryl)iminokomplexen dargestellt werden. Die Synthese verläuft entweder durch direkte Umsetzung der Diborane(4) mit den entsprechenden Isocyaniden oder, mit verlängerten Reaktionszeiten auch durch Diborierung der Isocyanide mittels der entsprechenden [3]Metalloarenophane. Durch Umsetzung von [2]Borametalloarenophanen mit Diisocyaniden konnten zudem verschiedene zwei- bzw. dreikernige Bis(boryl)iminokomplexe zugänglich gemacht werden. Die hierzu ausgewählten Diisocyanide tragen wiederum eine Spacereinheit zwischen den beiden NC Funktionalitäten. Genau wie bei den Reaktionen von Dialkinen treten auch hier die Produkte als Paare von Diastereomeren auf. Ein weiteres Projekt beschäftigte sich mit der oxidativen Addition von [Fe{C5H4B(NMe2)}2] an verschiedene Übergangsmetallkomplexe. Die Umsetzungen führten allerdings in keinem Fall zur Bildung der gewünschten Bis(boryl)metallkomplexe. Bei verschiedenen Platinkomplexen kann jedoch die Bildung eines einheitlichen Produkts beobachtet werden. Es wird deshalb in Übereinstimmung mit den spektroskopischen Daten vermutet, dass es sich dabei um ein [2.2]Diboraferrocenophan handelt. Eine saubere Isolierung des Produkts gelingt jedoch nicht, weshalb der strukturelle Nachweis bislang nicht geführt werden kann. Abschließend konnte dabei gezeigt werden, dass mehrtägiges Erhitzen von [Fe{C5H4B(NMe2)}2Pt(PEt3)2] in Lösung hochselektiv zur Bildung des mutmaßlichen [2.2]Diboraferrocenophans führt. Weiterhin ist auch die Umsetzung von [Fe{C5H4B(NMe2)}2] mit katalytischen Mengen [Pt{P(CH2Cy)3}2] erfolgreich, führte jedoch nicht zu einer Isolierung des Produkts in Substanz.
(I\(_2\)GaS-i-C\(_3\)H\(_7\))\(_2\), das erste butterfly-Molekül mit vierfach koordiniertem Gallium
(1985)
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Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Reaktivität von niedervalenten Übergangsmetallkomplexen gegenüber Lewis-Säuren systematisch untersucht. Dabei konnten zwei unterschiedliche Reaktionsmuster aufgedeckt werden. Einerseits wurden Produkte der oxidativen Addition isoliert, andererseits wurde die Bildung von Lewis-Säure-Base-Addukten beobachtet. Die Umsetzung von [Pd(PCy3)2] mit den Bromboranen BrBCat’ und Br2BPip resultiert in den Palladiumborylkomplexen trans [(Cy3P)2Pd(Br)(BCat’)] und trans [(Cy3P)2Pd(Br){B(Br)Pip}]. Der weitere Fokus lag auf den vielversprechenden niedervalenten Platinverbindungen und der Variation der Lewis-Säure. Die Umsetzung von [Pt(PCy3)2] mit den Bismuthalogeniden BiCl3 und BiBr3 lieferte die jeweiligen Produkte der oxidativen Addition. Von Ersterem konnten Kristalle erhalten werden, wobei der annähernd quadratisch-planare Komplex trans [(Cy3P)2Pt(Cl)(BiCl2)] die erste oxidative Addition eines Bismuthalogenids an ein niedervalentes Übergangsmetallzentrum repräsentiert. Der relativ einfache Zugang zu Systemen mit neuartigen Bindungsmodi ausgehend von Platin(0)komplexen war jedoch nicht nur auf Lewis-Säuren des p-Blocks beschränkt. Die Übertragung der Reaktivitätauf das stark Lewis-saure s-Block-Halogenid BeCl2 ermöglichte die Isolierung des Addukts [(Cy3P)2Pt–BeCl2]. Eine besondere Eigenschaft dieser Verbindung ist die Möglichkeit einer weiterführenden Substitution am Berylliumzentrum. So konnten durch Umsetzung mit Mesityllithium bzw. Methyllithium die entsprechenden heteroleptischen Verbindungen [(Cy3P)2Pt–Be(Cl)Mes] und [(Cy3P)2Pt–Be(Cl)Me] erhalten werden. Die analoge Umsetzung von [Pd(PCy3)2] mit BeCl2 resultierte nicht in der Bildung eines Addukts. Stattdessen bildet sich neben elementarem Palladium die dinukleare Verbindung [Be2Cl2(µ-Cl)2(PCy3)2]. Jedes Berylliumzentrum ist von einem verbrückenden und einem terminalen Chlorsubstituenten sowie einem Phosphanliganden annähernd tetraedrisch umgeben. Die Umsetzung von [Pt(PCy3)2] mit Aluminiumhalogeniden in Toluol bzw. Benzol lieferte die unerwarteten Addukte [(Cy3P)2Pt–AlX3] (X = Cl, Br, I). [(Cy3P)2Pt–AlCl3] und [(Cy3P)2Pt–AlBr3] konnten hierbei strukturell charakterisiert werden. Beide Spezies zeigen eine außergewöhnliche T-förmige Struktur. Eine völlig andere Reaktivität wurde bei der analogen Reaktion von AlCl3 bzw. AlBr3 mit [Pt(PCy3)2] in THF beobachtet. Hier fand eine Ringöffnung statt und es resultierten die dimeren Produkte [(Cl)(Cy3P)2Pt(C4H8O)AlCl2∙thf]2 und [(Br)(Cy3P)2Pt(C4H8O)AlBr2∙thf]2. Ein Vergleich der Kristallstrukturen zeigt eine unterschiedliche Geometrie im Festkörper. Eine weitere Variation der Addukt-Systeme war nicht nur durch das Lösemittel, sondern auch die Anzahl der Phospanliganden möglich. Mit [Pt(PEt3)3] als Ausgangsmaterial konnten durch die Umsetzung mit AlCl3 und AlI3 in Benzol bzw. Toluol ebenfalls die entsprechenden Addukte dargestellt und strukturell charakterisiert werden. [(Et3P)3Pt–AlCl3] und [(Et3P)3Pt–AlI3] zeigen eine ungewöhnliche Geometrie am Platinzentrum, die zwischen quadratisch-planar und tetraedrisch liegt. Analoge Studien zu Galliumhalogeniden GaX3 (X = Cl, Br, I) lieferten überraschende Ergebnisse. Die Umsetzung von [Pt(PCy3)2] mit GaCl3 führte zum Platin-Gallium-Addukt [(Cy3P)2Pt–GaCl3], wohingegen die Reaktionen mit GaBr3 bzw. GaI3 zur Bildung der entsprechenden Produkte der oxidativen Addition trans [(Cy3P)2Pt(Br)(GaBr2)] bzw. trans [(Cy3P)2Pt(I)(GaI2)] führen. Im Fall von [(Cy3P)2Pt–GaCl3] zeigt sich eine T förmige Struktur, während bei Letzteren die Geometrie am Platinzentrum annähernd quadratisch-planar ist. Da die Umsetzungen von niedervalenten Übergangsmetallverbindungen mit p- und s Block-Metallhalogeniden erfolgreich war, wurde die Übertragbarkeit auf entsprechende d Block-Verbindungen untersucht. Die Umsetzung von [Pt(PCy3)2] mit ZrCl4 in Benzol resultierte in dem Platin-Zirkonium-Addukt [(Cy3P)2Pt–ZrCl4]. Dieses repräsentiert das erste Beispiel einer dativen Bindung zwischen einem frühen und einem späten Übergangsmetall. Neben den Addukten mit metallhaltigen Lewis-Säuren konnten auch die Platincarbonylkomplexe [(Cy3P)2Pt(CO)] und [(Cy3P)2Pt(CO)2] ausgehend von [Pt(PCy3)2] realisiert werden. Der Monocarbonylkomplex [(Cy3P)2Pt(CO)] ist hierbei lediglich durch photolytischen Transfer einer Carbonyleinheit von [Cp*Ir(CO)2] darstellbar. [(Cy3P)2Pt(CO)] erwies sich bei Raumtemperatur als stabil und nimmt im Festkörper eine trigonal-planare Struktur am Platinzentrum ein. Der Dicarbonylkomplex [(Cy3P)2Pt(CO)2] konnte durch direkte Behandlung von [Pt(PCy3)2] mit Kohlenstoffmonoxid erhalten werden und ist nur bei Temperaturen unterhalb von –20 °C haltbar. Beide Verbindungen sind seltene Vertreter von Platin-Monocarbonyl- bzw. Platin-Dicarbonylkomplexen.
Für die Lösung der quantenmechanischen Bewegungsgleichungen, die komplexe, molekulare Systeme beschreiben, sind effiziente und verlässliche Näherungsverfahren erforderlich. Die Dichtefunktionaltheorie (DFT) stellt für die Behandlung der Elektronenwechselwirkung in vielen Fällen den besten Kompromiss zwischen Effizienz und Genauigkeit dar. Im Rahmen der DFT wird die gesamte nicht-klassische Elektron-Elektron-Wechselwirkung im so genannten Austausch-Korrelationsfunktional angenähert. Viele solcher Näherungen sind semi-empirischer Natur, andere wurden ausschließlich von physikalischen Überlegungen abgeleitet. In globalen Hybridfunktionale wird ein konstanter Anteil der integrierten DFT-Austauschenergiedichte durch exakten Austausch aus der Hartree-Fock Näherung ersetzt. Das populärste Funktional B3LYP enthält 20 % exakten Austausch und mehrere empirische Parameter. Der optimale Prozentsatz hängt allerdings sehr stark von den zu berechnenden Systemen und molekularen Eigenschaften ab. Eine Lösung dieses Problems sollten lokale Hybridfunktionale liefern, in denen die Beimischung der exakten Austauschenergiedichte über eine lokale Mischfunktion (LMF) gesteuert wird und daher positions- und molekülabhängig ist. In dieser Arbeit wird ein semi-empirischer Ansatz für die Entwicklung neuer lokaler Hybridfunktionale verfolgt: während die Energiedichten unverändert aus etablierten Näherungen zum Austauschkorrelationsfunktional übernommen werden, stehen parametrisierte LMFs im Zentrum der Untersuchungen. Die verschiedenen LMFs beinhalten neben mindestens einem empirischen Parameter eine Variable die vom Quotienten der von-Weizsäcker kinetischen Energiedichte und der korrelierten kinetischen Energiedichte (sogenannte t-LMFs) bzw. dem reduzierten Dichtegradienten (bezeichnet als t-LMFs) abhängt. Weitere LMFs werden durch zusätzliche Berücksichtigung der Spinpolarisation erhalten. Alle Parameter werden an Atomisierungsenergien bzw. Reaktionsbarrieren bekannter molekularer Testsätze gefittet. Durch Visualisierung der LMFs können zusätzlich Einblicke in den physikalischen Hintergrund und in Möglichkeiten der Weiterentwicklung gewonnen werden. Es wurde beispielsweise beobachtet, dass entlang einer gedehnten Bindung höhere Werte der LMF und damit größere Beimischungen exakter Austauschenergie in Übergangszuständen einhergehen. Dieser Effekt ist für t-LMFs am ausgeprägtesten und korreliert mit besseren Ergebnissen für Reaktionsbarrieren mit lokalen Hybridfunktionalen, die auf einer t-LMF basieren. Bis auf wenige Ausnahmen leiten sich die lokalen Hybridfunktionale in dieser Arbeit aus dem Austausch- und Korrelationsfunktional der lokalen Dichtenäherung (LSDA) ab und enthalten keine Gradientenkorrektur im Sinne der GGA (generalized gradient approximation). Die neuen Funktionale wurden zunächst nicht-selbstkonsistent in eine Entwicklerversion des quantenchemischen Programmpaketes Turbomole implementiert. Das bedeutet, für gegebene Molekülorbitale bzw. eine gegeben Elektronendichte kann lediglich die Gesamtenergie berechnet werden. Dies ist eine anerkannte Näherung, die vor allem für die Optimierung der Parameter eine große Zeitersparnis darstellt. Um letztlich orbitalabhängige, molekulare Eigenschaften berechnen zu können wird neben der Gesamtenergie auch noch das zugehörige lokale Hybridpotential benötigt. Für die selbstkonsistente Implementierung wird die funktionale Ableitung der Austauschkorrelationsenergie nach den Orbitalen bestimmt. Daraus resultierend müssen neben den üblichen lokalen Austauschkorrelationspotentialtermen auch Integrale berechnet werden, die das mit der LMF gewichtete nicht-lokale exakte Austauschpotential enthalten. Die entsprechenden Terme kann man, genauso wie die exakte Austauschenergiedichte an sich, nicht analytisch berechnen. Früheren Ansätzen folgend wurden sie in der vorliegenden Arbeit in einer Basissatzentwicklung angenähert, wobei der Einfachheit halber die atomaren Basisfunktionen verwendet wurden. Um die Genauigkeit dieser sogenannten RI (resolution of the identity)-Näherung validieren zu können und auch schon im Hinblick auf die Anpassung einer Hilfsbasis, wurde darüber hinaus die numerische Berechnung aller Integrale, die das exakte Austauschpotential und die entsprechende Energiedichte enthalten, implementiert. Unter Verwendung der RI-Näherung ist der Rechenaufwand lokaler Hybride vergleichbar mit dem globaler Hybridfunktionale: Während die formale Skalierung in Abhängigkeit der Systemgröße gleich ist, ergab sich ein etwas höherer Vorfaktor für die lokalen Hybride. Verschiedene Literaturbekannte Testsätze mit Atomisierungsenergien, Reaktionsbarrieren, Dissoziationsenergien oder Gleichgewichtsabständen, die teilweise einige Schwächen bisheriger Dichtefunktionalnäherungen aufdecken, wurden berücksichtigt. Für die 223 Atomisierungsenergien des G3 Testsatzes stellen alle unsere Funktionale eine signifikante Verbesserung gegenüber B3LYP dar. Atomisierungsenergien sind insofern ein sensibler Test, da alle Bindungen gebrochen werden und Fehlerkompensation eine untergeordnete Rolle spielt. Vor allem lokale Hybridfunktionale, deren LMFs neben der kinetischen Energiedichte explizit von der Spinpolarisation abhängen, lieferten hervorragende Resultate. Obwohl im Vergleich zu Atomisierungsenergien für die korrekte Berechnung von Reaktionsbarrieren im Allgemeinen mehr exakter Austausch benötigt wird, sind unsere Funktionale auch für zwei Testsätze mit jeweils 38 Reaktionsbarrieren besser als B3LYP. Zwar kann mit einem globalen Hybrid mit 50 % exaktem Austausch eine geringere Abweichung von den Richtwerten erzielt werden, aber ein solches Funktional ist für thermochemische Daten unzureichend. Hier wurde erstmals gezeigt, dass lokale Hybridfunktionale ohne Gradientenkorrektur sowohl für Thermochemie als auch für Kinetik zufrieden stellende Ergebnisse liefern können. Das Dissoziationsverhalten symmetrischer Radikalkationen stellt für die hier diskutierten Dichtefunktionale nach wie vor eine Herausforderung dar: Die Dissoziationsenergien von sieben Modellsystemen werden mit unseren Funktionalen stark überschätzt und Gleichgewichtsabstände unterschätzt. Insgesamt sind die Werte nur marginal besser als mit B3LYP. Neben Eigenschaften von Hauptgruppenverbindungen wurden zudem Übergangsmetalldimere und -monohydride untersucht. Für erstere ist eine gute Beschreibung dynamischer sowie statischer Elektronenkorrelation ausschlaggebend. In den Hydriden andererseits dominiert mit gängigen Dichtefunktionalen die unphysikalische Selbstwechselwirkung eines Elektrons mit sich selbst. Für die 3d-Übergangsmetalldimere sind die getesteten Funktionale genauso gut wie B3LYP und für die Hydride etwas besser. Atomare s-d Transferenergien von 3d Übergangsmetallen verbleiben auch für unsere lokalen Hybridfunktionale, die insgesamt schlechtere Ergebnisse erzielen als B3LYP, noch problematisch. Das hierfür geeignetste lokale Hybridfunktional basiert auf einer s-LMF und beinhaltet LYP Korrelation. Für die isotropen Hyperfeinkopplungskonstanten (HFCCs) kleiner Hauptgruppenverbindungen wurden zufriedenstellende Ergebnisse (ähnlich wie B3LYP) mit einem t-LMF basierten lokalen Hybrid erzielt. Die RI Näherung zum lokalen Hybridpotential wurde dem numerisch exakten Potential für die Berechnung von Gesamtenergien, isotrope HFCCs und Orbitalenergien für verschiedene Basissätze gegenübergestellt. Wie erwartet ist der Fehler für Gesamtenergien mit der RI-Näherungen vergleichsweise gering, vor allem relativ zu den verbleibenden Abweichungen von experimentellen Energien. Der Vergleich der mittleren absoluten Abweichung von experimentellen Werten für 26 isotrope HFCCs zeigt sogar für mittelgroße und kontrahierte IGLO Basissätze nur geringe Unterschiede zwischen dem RI-Potential und dem numerisch exakten lokalen Hybridpotential. Die Analyse der HFCCs einzelner Moleküle und der Orbitalenergien des CN Moleküls offenbart allerdings, dass Ungenauigkeiten aufgrund der RI-Näherung hier eine größere Rolle spielen, vor allem wenn zu kleine atomare Basissätze verwendet werden. Von den untersuchten lokalen Hybriden stellen sich einige als hervorragende Kandidaten für die Berechnung thermochemischer und kinetischer Eigenschaften heraus. Jeweils unterschiedliche Funktionale erzielen darüber hinaus mit den besten bekannten Funktionalen vergleichbare Ergebnisse für isotrope Hyperfeinkopplungskonstanten und ausgewählte Eigenschaften kleiner Übergangsmetallverbindungen. Die in dieser Arbeit präsentierten lokalen Hybridfunktionale stellen daher einen wichtigen Schritt in der Entwicklung universeller Näherungen zum Austauschkorrelationsfunktional dar. Zur akkuraten Beschreibung molekularer Eigenschaften von Übergangsmetallkomplexen und dem Dissoziationsverhalten von Radikal-Kation-Dimeren neben Thermochemie und Kinetik, werden in Zukunft wohl komplexere LMFs benötigt. Um konkurrenzfähige lokale Hybride mit gradientenkorrigierter Austausch- und Korrelationsenergiedichte zu entwickeln, müssen darüber hinaus weitere Studien zum Einfluss des abweichenden Eichursprungs der miteinander kombinierten Austauschenergiedichten durchgeführt werden. Eine andere Möglichkeit ist die Entwicklung speziell abgestimmter Korrelationsfunktionale für lokale Hybride. Außerdem sollte die Qualität der RI-Näherung zum lokalen Hybridpotential detaillierter untersucht werden. Hierfür könnten zum Beispiel Ionisierungsenergien und Elektronenaffinitäten herangezogen werden. Um zusätzliche Abweichungen oder sogar fälschlicherweise "zu gute" Ergebnisse bei Validierungsrechnungen zu vermeiden, sollten Hilfsbasen für die Entwicklung des nicht-lokalen exakten Austauschpotentials implementiert und optimiert werden. Einer der nächsten Implementierungsschritte sollte auch Gradienten bezüglich der Kernkoordinaten beinhalten, um die Validierung der neuen lokalen Hybridfunktionale auf Strukturoptimierungen auszuweiten.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese, Struktur und Charakterisierung neuer [2]Disilametallocenophane. Die strukturellen Parameter der paramagnetischen Komplexe [(Me2Si)2(η5-C5H4)2M] (M = Co, Ni) sowie der kationischen Verbindung [(Me2Si)2(η5-C5H4)2Co][PF6] deuten auf die Gegenwart moderater Molekülspannung hin. Die verhältnismäßig einfache Aktivierbarkeit der ansa-Brücke spiegelt sich an der Reaktion von [(Me2Si)2(η5-C5H4)2Ni] mit der Ni(0)-Spezies [(tBuNC)4Ni] wieder, die unter Si–Si-Bindungsspaltung zur Bildung des zweikernigen Komplexes [(Me2Si)(η5-C5H4)Ni(CNtBu)]2 führt. Die Niob-Verbindung [(Me2Si)2(η5-C5H4)2NbH3] erwies sich als thermisch nicht stabil, während die entsprechenden ansa-Komplexe des Molybdäns und Wolframs [(Me2Si)2(η5-C5H4)2MH2] (M = Mo, W) unter photochemischen Bedingungen reduktiv Wasserstoff eliminieren und unter oxidativer Addition der Si–Si-Bindung an das Metall zu Bis(ansa)-Komplexen reagieren. Das ungewöhnliche Strukturmotiv der isolierten [1],[1]Disilametallocenophane weist zwei Silicium-Brücken zwischen dem Metall-Atom und den Cyclopentadienyl-Ringen auf. Diese Reaktionen stellen zudem die ersten Beispiele einer intramolekularen Aktivierung einer E–E-Brücke von [2]Metallocenophanen dar. Mittels Röntgenstrukturanalyse erhaltene Festkörperstrukturen sowie quantenchemische Rechnungen weisen auf signifikante Molekülspannung in den Bis(ansa)-Komplexen hin. Aufgrund der höheren Stabilität und dem besseren Zugang der Molybdän-Spezies im Vergleich zum Wolfram-Analogon wurden ausgehend von diesem Derivat Reaktivitätsstudien gegenüber sauren und nukleophilen Reagenzien, ungesättigten organischen Substraten sowie niedervalenten Pt(0)-Verbindungen durchgeführt.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese verschiedener bimodaler 1H/19F-Kontrastmittel und deren Relaxivitäts-Messungen. Außerdem werden die Synthese und die Bestimmung der physikalischen Parameter eines 19F-Markers für die Fluorbildgebung beschrieben. Der erste Teil beschreibt die Synthese bimodaler 1H-/19F-Kontrastmittel für die MR-Bildgebung, die sowohl für einen besseren Kontrast bei der herkömmlichen Protonenbildgebung sorgen als auch in der 19F-MRT Verwendung finden sollten. Die dazu verwendeten Ligandsysteme basieren auf dem offenkettigen DTPA bzw. auf dem ringförmigen DO3A. Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines 19F-Markers, der eine größtmögliche Anzahl an äquivalenten Fluoratomen besitzen und Verwendung in der 19F-MR-Bildgebung finden sollte. Aufgrund seiner Singleresonanz, der chemischen Verschiebung und seiner T1- und T2-Zeiten ist er besonders geeignet für den gemeinsamen Einsatz mit anderen Perfluorcarbonen
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Diorganoantimonverbindungen R\(_2\)SbX (R = C\(_6\)H\(_5\) X = S-Organyl, O-Organyl) reagieren mit Cycloheptatrienylmolybdäntricarbonyl zu Produkten des Typs [R\(_2\)SbX]\(_3\)Mo(CO)\(_3\). Die analogen Komplexe des Chroms können durch Reaktion von Tris(acetonitril) chromtricarbonyl mit den Antimon-Liganden dargestellt werden. (1,5-Cyclooctadien)molybdäntetracarbonyl reagiert unter Substitution mit Diorganoantimonderivaten R\(_2\)SbX (R = C\(_6\)R\(_5\), X = S-Organyl) zu den Verbindungen [R\(_2\)SbX]\(_2\)Mo(CO)\(_4\) Synthese und Eigenschaften der StibanKomplexe sowie die Kristallstruktur der Verbindung [(C\(_6\)H\(_5\))\(_2\)SbSC\(_6\)H\(_5\)]\(_3\)Mo(CO)\(_3\) werden beschrieben.
Dimere alkoxyverbrückte Verbindungen des Typs [CH\(_3\)SbX\(_2\)(OR)(μ-OR)]\(_2\) (X = Cl, Br; R = CH\(_3\), C\(_2\)H\(_5\)) können durch Oxidation von CH\(_3\)Sb(OR)\(_2\) mit Br\(_2\) oder S0\(_2\)Cl\(_2\) in CH\(_2\)Cl\(_2\) unterhalb -60°C als lichtempfindliche kristalline Feststoffe erhalten werden. Die Struktur der Verbindung [CH\(_3\)SbBr\(_2\)(OCH\(_3\))(μ-OCH\(_3\))]\(_2\) konnte mittels Röntgenstrukturanalyse bestimmt werden. Umsetzungen mit Natriumalkoholaten in den entsprechenden Alkoholen bei 0°C führen zu dimeren Tetraalkoxymethylstiboranen. Austauschreaktionen von Tetramethoxymethylstiboran mit Ethanol ergeben das Ethoxyderivat und mit Diolen symmetrische spirocyclische Methanstibonsäureester.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden neuartige Distanna-ansa-Halbsandwichkomplexe mit Molybdän und Wolfram als Zentralmetallatome hergestellt und charakterisiert. Die chemischen Eigenschaften der Verbindungen wurden bestimmt, und ihr Verhalten bei Erwärmung und ihre Reaktivität gegenüber Gruppe 10-Komplexen und elementaren Chalkogenen untersucht. Als eine weitere Ausgangsverbindung wurde die dilithiierte Molybdänspezies Li[(η5-C5H4Li)(CO)3Mo] ∙ 4 THF in guten Ausbeuten dargestellt. Diese beiden hochreaktiven Verbindungen wurden durch Umsetzung mit (Me2NBBr)2 erfolgreich zur Darstellung der Diboranyl-Oxycarbin-Komplexe [M{κ1-CO-B(NMe2)-B(NMe2)-(η5-C5H4)}(CO)2] (M = W, Mo) verwendet, die jedoch nur eine geringe thermische Stabilität zeigten. Durch Reaktion mit [(Ph3P)2Pt(η2-C2H4)] konnte durch Komplexierung der W≡C-Dreifachbindung die Spannung des Moleküls signifikant reduziert und damit die µ-Diboranyl-Oxycarbin-verbrückte Platin-Komplexe [M{η1,μ-CO-B(NMe2)-B(NMe2)-(η5-C5H4)}(CO)2{Pt(PPh3)2}] (M = W, Mo) isoliert werden. Die Synthese von Distanna-ansa-Halbsandwichkomplexen mit tert-Butyl-Gruppen am Zinn führte über eine zweistufige Syntheseroute nicht zum Erfolg, obwohl mit der Synthese der Komplexe [(η5-C5H5)W{SnR2(CH2I)}(CO)3] geeignete Ausgangsverbindungen dargestellt werden konnten. Diese wurden jedoch durch die Reaktion der beiden dilithiierten Spezies mit tBu4Sn2Cl2 in guten Ausbeuten dargestellt. Beide Verbindungen wurden vollständig charakterisiert und kristallografisch untersucht. Die Verbindungen [{κ1-SntBu2-SntBu2(η5-C5H4)}M(CO)3] (M = W, Mo) zeichnen sich trotz enger Winkel innerhalb des Henkels als unter Schutzatmosphäre bemerkenswert stabile Verbindungen aus. Die an beiden Komplexen durchgeführten Polymerisationsversuche führten nicht zur erwünschten ringöffnenden Polymerisation (ROP), sondern zur Zersetzung der Verbindungen unter Spaltung der ansa-Brücke, was durch DSC- und thermogravimetrische Analyse bewiesen werden konnte. Die Reaktion mit vierfach homoleptisch koordinierten Nickel(0)-Komplexen führte selektiv zum Austausch des zur Stannylgruppe trans-ständigen Carbonylliganden durch einen Liganden der Nickelverbindung. Durch Umsetzungen mit elementaren Chalkogenen wurde jedoch gezeigt, dass der Austausch eines Carbonylliganden durch ein tert-Butylisonitril die Reaktivität im Hinblick auf eine Insertion in die Sn–Sn-Bindung entscheidend erhöht. Im Falle von drei Carbonylliganden am Zentralmetallatom war die Insertion nur für den Wolframkomplex möglich. Auf diese Weise konnten zahlreiche Insertionsprodukte dargestellt und vollständig charakterisiert werden. Die NMR-spektroskopischen Daten sowie die Strukturen im Festkörper beweisen den nahezu vollständigen Abbau der Ringspannung durch die dreiatomige Brücke. Bei Zugabe von [Pd(CNtBu)2] erfolgte spontan die Insertion in die SnSn-Bindung, wodurch die neuartigen 1,3-Distanna-2-Pallada-ansa-Halbsandwichkomplexe [{κ1-SntBu2-{Pd(CNtBu)2}-SntBu2(η5-C5H4)}M(R)(CO)2] synthetisiert wurden. Diese Reaktion ist die erste oxidative Addition einer Halbsandwichkomplex-ansa-Brücke an ein Gruppe 10-Übergangsmetall. Die Molekülstrukturen im Festkörper zeigen ein nahezu perfekt quadratisch-planares Palladiumzentrum, wodurch die Winkel innerhalb der ansa-Brücke an den Stannylgruppen bis auf fast 120° geweitet werden. Es wurde ebenfalls versucht, die Darstellung von ansa-Halbsandwichkomplexen durch die Kopplung bzw. die Verbrückung von Bis(stannyl)-Halbsandwichverbindungen zu erreichen.
Chiral 2-alkylbranched acids, esters and alcohols. Preparation and stereospecific flavour evaluation
(1991)
Racemic 2-alkylbranched acids are transformed to diastereomeric derivatives with (S)-2-hydroxy-3-phenylpropionic acid-N-methylamide or (S)-(-)-l-phenylethylamine and separated by liquid chromatography to pure diastereoisomers, which are subsequently hydrolyzed to yield optically pure acids. Enantiomeric alcohols are generated by LiAlH4-reduction of the corresponding acids, esters are synthesized by different methods. The odour impression of the enantiomeric compounds is investigated.
A convenient and new entry into the chemistry of highvalent pentamethylcyclopentadienyl halfsandwich complexes of molybdenum and tungsten is described. The reaction of Mo-(NtBu)\(_2\)Cl\(_2\) or W(NtBu)\(_2\)Cl\(_2\)(py)\(_2\) with Cp*Li (Cp* = \(\eta^5\)-C\(_5\)Me\(_5\)) provides a high-yield route to new complexes Cp*Mo-(NtBu)\(_2\)CI (la) and Cp*W(NtBu)\(_2\)Cl (1 b) which are converted into a variety of diimido, monoimido, and oxo derivatives. Treatment of 1 a, b with MeLi yields the highly volatile methyl derivatives Cp*Mo(NtBu)\(_2\)Me (2a) and Cp*W(NtBu)\(_2\)Me (2b), while protolysis of 1 a, b with an excess of HCI gas leads to selective cleavage of only one imido function with formation of Cp*Mo(NtBu)Cl\(_3\) (3a) and Cp*W(NtBu)Cl\(_3\) (3b). In contrast, protolysis of 1 a, b with aqueous HCI provides a high-yield route to the well-known organometallic oxides [Cp*MoO\(_2\)](μ-0) (4a) and [Cp*WO\(_2\)](\(\mu\)-0) (4b). These two key compounds are easily converted into the organomolybdate and organotungstate salts NBu\(_4\)[Cp*MoO\(_3\)] (5a) and NBu\(_4\)[Cp*WO\(_3\)] (Sb) by cleavage of the M - 0 - M bridge with NBu\(_4\)[OH]. The Xray structure of 3a is reported.
The isolation and structure elucidation of rac-dioncophyllacine A from the leaves of Triphyophyllun peltatum, is described. Unlike all other naphthylisoquinoline alkaloids, this fully dehydrogenated representative has an additional methoxy group at C-4, the position of which is deduced from NOE results. Dioncophyllacine A has a 7,1' site of the biaryl axis, as in dioncophylline A. Its constitution is confirmed by an X-ray structure analysis, which shows that the crystalline form of this new alkaloid is racemic.
Quasirelativistic and nonrelativistic lo-valence-electronp seudopotentialsf or Ca, Sr, and Ba are presented. Results of calculations with 6s6p5d basis sets for MH, MH\(^+\) , and MH\(_2\), are compared with all-electron and 2-valence-electron pseudopotential calculations with and , without core-polarization potentials. The lo-valence-electron pseudopotential approach agrees well with all-electron calculations. It circumvents problems for the 2-valence-electron pseudopotentials arising from an incomplete separation of valence and subvalence shells in polar molecular systems due to strongly contracted occupied (n - 1 )-d orbitals. All higherlevel calculations show SrH\(_2\) and BaII\(_2\), to be bent with angles of - 140° and 120°, respectively, while CaH\(_2\) is linear with a flat potential-energy surface for the bending motion. The use of a core-polarization potential together with the 2-valence-electronp seudopotentiala pproach allows an investigation of the relative importance of core-polarization vs direct d-orbital bonding participation as reasons for the bent structures. The calculations strongly suggest that both contribute to the bending in SrH\(_2\) and BaII\(_2\). Even at the Hartree-Fock level of theory lovalence- electronp seudopotentialc alculations given reasonablea nglesw hen the potentialenergy surface is not exceedingly flat, and only moderately contracted basis sets including both compact d functions and diffuse p functions are used. The effect of core-valence correlation and the importance off functions also are discussed.
Die vorliegende Arbeit beschreibt die Synthese von siliciumhaltigen Derivaten des Retinoid-Agonisten Bexarotene und berichtet in diesem Zusammenhang über die Darstellung von neuen siliciumhaltigen Synthesebausteinen. Außerdem wurden siliciumhaltige Derivate der bekannten Riechstoffe Phantolide, Okoumal, Galaxolide und (3E,5E)-5-tert-Butyl-7,7-dimethylocta-3,5-dien-2-on synthetisiert und hinsichtlich ihrer olfaktorischen Eigenschaften untersucht. Die Charakterisierung der Zielverbindungen sowie aller auftretenden Zwischen¬stufen erfolgte durch NMR-Spektroskopie (1H, 11B, 13C, 29Si) und Elementaranalyse. Zusätzlich konnte in einigen Fällen eine strukturelle Charakterisierung durch Einkristall-Röntgenstrukturanalyse realisiert werden.