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Die vorliegende Arbeit stellt einen Beitrag zur Chemie des höherkoordinierten Siliciums dar. Im Vordergrund standen die Synthese und Charakterisierung neuer neutraler penta- und hexakoordinierter Silicium(IV)-Komplexe sowie die Synthese, Charakterisierung und Untersuchung der Reaktivität eines neuartigen Donor-stabilisierten Silylens.
Umsetzungen N-heterocyclischer Carbene mit Boranen führen zur Bildung von „Lewis-Säure-Base-Addukten“. In Abhängigkeit des Substitutionsmusters der eingesetzten Borane bzw. Carbene eignen sich die erhaltenen Addukte als Ausgangsverbindungen zur Realisierung verschiedener Strukturmotive. Mit geeigneten Übergangsmetallfragmenten gelingt die Darstellung von sigma-Boran-Komplexen bzw. Basen-stabilisierter Boryl-Komplexe, welche mittels spektroskopischer Methoden sowohl im Festkörper, als auch in Lösung untersucht wurden. Ebenfalls gelingt die Synthese Basen-stabilisierter Borirane und einer tetraedrischen Borid-Spezies. Zudem wird ein selektiver Zugang zu Basen-stabilisierten Diborenen entwickelt, wobei deren Bindungssituation und Reaktivität im Detail diskutiert wird. So kann das B=B-Fragment in polymere Spezies eingebunden werden oder als Ligand an Übergangsmetalle koordinieren.
Die Reaktivität von Diboranen(4) (1,2-Dihalogendiboranen(4)) gegenüber von metallischen und nicht-metallischen Lewis-Basen wurde untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die oxidative Addition einer Bor-Halogen-Bindung an ein Platin(0)-Komplex selektiv verläuft und in trans-Diboran(4)yl-Bisphosphan-Platin-Komplexen resultiert. Bei Verwendung von 1,2-Dihalogen-1,2-diaryldiboranen(4) findet sich in den korrespondierenden trans-Diboran(4)yl-Platin-Komplexen eine dative Bindung des Platin-Zentralatoms zum entfernten zweiten Bor-Atom, welche sowohl in Lösung als auch im Festkörper beobachtet wird. Die erhaltenen trans-Diboran(4)yl-Komplexe wurden auf ihre Reaktivität untersucht, hierbei konnte erstmals durch Reduktion ein Diboren-Platin-Komplex synthetisiert werden. Die Untersuchung der Reaktivität von nicht-metallischen Lewis-Basen ergab eine Reihe von sp2-sp3-Diboranen an die entweder PEt3 oder PMeCy2 koordiniert ist. In Abhängigkeit des sterischen Anspruches finden sich zwei Isomere mit 1,2- und 1,1'-Anordnung der Halogene. Die 1,2-Isomere zeigen hierbei im Festkörper eine Bor-Halogen-Bor-Brücke mit einer dativen Halogen-Bor-Bindung zwischen dem Halogen und dem sp2-Borzentrum.
Es wird die Reaktivität eines hochgespannten und reaktiven [1],[1]-Disilamolybdänocenophanes gegenüber ungesättigten Substraten, E–H Funktionen und E–E-Bindungen untersucht. Die Produkte wurden mittels spektroskopischer Methoden in Lösung sowie im Festkörper identifiziert und charakterisiert. Weiterhin wird die Reaktivität eines [2]-Disilamolybdänocenophanes ebenfalls gegenüber ungesättigten Substraten und E–E-Bindungen sowie gegenüber Pt(0)-Verbindungen erforscht. Die erhaltenen Komplexe wurden sowohl im Festkörper, als auch in Lösung spektroskopisch untersucht und charakterisiert.
In der vorliegenden Arbeit wird die Darstellung einer Reihe monoarylsubstituierter Bisdimethylamino-1-bromo-2-arlydiborane(4) beschrieben. Sowohl die Umsetzung der monoarylsubstituierten Ligandenvorstufen mit einem weiteren Äquivalent Lithium- oder Natriumaryl in einem Ether/Toluol-Gemisch als auch die Umsetzung von 1,2-Dibrom-bis(dimethylamino)diboran(4) mit einem mehrfachen Überschuss Lithium- oder Natriumaryl führte zur Bildung von diarylsubstituierten Diboranen(4). Umsetzung der Ligandenvorstufen mit Lithiumorganylen, wie beispielsweise Li[CH3] oder Li[C4H9] führt zu doppelt deprotonierten Verbindungen. Werden die dilithiierten Verbindungen mit Metallhalogeniden der Gruppe 4 in einem Toluol/Ether-Gemisch umgesetzt, können [2]Borametallocenophane erhalten werden. Von einigen der Verbindungen konnte die Struktur im Festkörper mittels Einkristallstrukturanalyse bestimmt werden. Die Verbindungen zeigen in Lösung ein dynamisches Gleichgewicht, welches durch die Flexibilität der B-B-Brücke ermöglicht wird. Dieses konnte mittels NMR Spektroskopie untersucht werden. Auch die Reaktivität der Verbindungen wurde erforscht. Versuche zur oxidativen Addition von Platin(0) in die B-B-Bindung, wie sie bereits für ähnliche Systeme beschrieben waren, scheiterten. Ebenfalls nicht erfolgreich war der versuchte Austausch der Dimethylaminogruppen an den Bor-Atomen. Di(fluorenyl)substituierte [2]Borametallocenophane zeigen in der Reihe der dargestellten Verbindungen ein einzigartiges Verhalten. Wird die dilithiierte Liganden-Vorstufe bei der Umsetzung mit den Metallhalogeniden der Gruppe 4 Licht ausgesetzt, so lagert sie zum 1,3-Diboretan um. Auch oxidativ kann diese Umlagerung ausgelöst werden. Das Umlagerungsprodukt war von anderen Reaktionen bereits bekannt, konnte im Rahmen dieser Arbeit aber erstmals strukturell charakterisiert werden. Die Dichloroverbindungen der [2]Borametallocenophane können mittels Li[CH3] in die entsprechenden Dimethylkomplexe überführt werden. Damit besteht die Möglichkeit, die Verbindungen nicht nur mit MAO, sondern auch mit alternativen Co-Katalysatoren, wie beispielsweise Tris-(pentafluorphenyl)boran für die Olefinpolymerisation zu aktivieren. Die Aktivierung mittels MAO wurde sowohl mittels NMR- als auch mittels UV/Vis-Spektroskopie bei verschiedenen [Al]/[Zr] Verhältnissen untersucht. Neben den [2]Borametallocenonphanen konnte mit Verbindung [(n5-C29H37)2ZrCl2] das erste Metallocen mit dem neuen OctafluH-Liganden und zwei koordinierenden Arylgruppen dargestellt werden. Um die Polymerisationseigenschaften der Verbindungen zu untersuchen, wurde ein neuer Versuchsaufbau entworfen. Zur Überwachung der Polymerisationen wurde ein Programm entwickelt, was in der Lage war, verbrauchte Gasmenge und Temperatur im Reaktoraufzuzeichnen. Hier wurden die katalytischen Eigenschaften einer Serie von [2]Borametallocenophanen und des dargestellten Metallocens [(n5-C29H37)2ZrCl2] in der Ethen-Homopolymerisation untersucht. Diese Polymere wurden mittels DSC auf ihre thermischen Eigenschaften hin geprüft. Ausgewählte Polymere wurden in Zusammenarbeit mit der LyondellBasell Industries, Basell Polyolefine GmbH, Frankfurt mittels GPC auf ihr mittleres Molekulargewicht und dessen Verteilung hin untersucht. Alle Daten wurden mit denen von industriell verwendeten Katalysatoren und den von Kraft bekannten [1]Borametallocenophanen verglichen. In weiteren Untersuchungen wurde überprüft, in wie weit die Polymerisationsbedingungen, wie beispielsweise das [Al]/[Zr]-Verhältnis, die Temperatur oder der Druck Auswirkungen auf die Eigenschaften des Polymers haben. Eine Reihe von Komplexen wurde überdies in der Ethen/[1]Hexen-Copolymerisation untersucht. Die erhaltenen Copolymere wurden mittels DSC-, GPC-, IR- und NMR- Spektroskopie analysiert. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass eine Reihe neuer Verbindungen dargestellt und charakterisiert werden konnte, wobei insbesondere der neuartige Ligand OctafluH (C29H38) eingesetzt wurde. Die dargestellten [2]Borametallocenophane sind aktive Katalysatoren in der Ziegler-Natta ähnlichen Olefinpolymerisation. Die dargestellten Polymere wurden mittels verschiedener Methoden untersucht. Es zeigte sich, dass [2]Borametallocenophane langkettige Polyolefine und Ethen/1-Hexen Copolymere liefern können.
The zwitterionic \(\lambda_5\) Si-spirosilicate bis[ citrato(2-)-0\(^3\) ,0\(^4\) )[ ( dimethylammonio) methyl]silicate (4) was synthesized by reaction of (MeO)\(_3\)SiCH\(_2\)NMe\(_2\) (3) with citric acid (molar ratio 1 :2) in acetonitrile at room temperature and isolated, after crystallization from water, as the hydrate 4 · H\(_2\)O (yield 81 %). The crystal structure of 4 · H\(_2\)O was studied by single-crystal X-ray diffraction. The alcoxide oxygen atoms and central carboxylate oxygen atoms of two citrato(2-) ligands and one carbon atom coordinate to the silicon atom of 4 · H\(_2\)O. The coordination polyhedron around the pentacoordinate silicon atom (SiO\(_4\)C framework) can be described as a distorted trigonal bipyramid, the two carboxylate oxygen atoms occupying the axial sites. The \(\lambda_5\) Si~silicon(IV) complex 4 also exists in solution (DMSO, H\(_2\)O).
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The zwitterionic spirocyclic \(\lambda_5\) -Silicates bis(3,4,5,6-tetrabromo- 1,2-benzenediolato(2- ))[2-(pyrrolidinio)ethyl]silicate (5; and its monohydrate 5 · H\(_2\)O) and bis[1,2-benzenediolato(2- )][( dimethylammonio)methyl]silicate (6) were synthesized by various methods including Si-C bond cleavage reactions. The crystal structures of 5, 5 · H\(_2\)O, and 6 were investigated by Xray düfraction. Furthermore, 5, 5 · H\(_2\)O, 6, and the related zwitterionic \(\lambda_5\)-spirosilicates 1 · 1/4 CH\(_3\)CN, 2 · CH\(_3\)CN, 3 · CH\(_3\)CN, and 4 were characterized by solid-state NMR spectroscopy (\(^{29}\)Si and \(^{15}\)N CP/MAS). The pentacoordinate silicon atoms of 5, 5 · H\(_2\)O (two crystallographically independent ZWitterions and two crystallographically independent water molecules), and 6 (two crystallographically independent zwitterions) are surrounded by four oxygen atoms and one carbon atom. The coordination polyhedrons around the silicon atoms of 5 and 6 can be described as distorted (5) or nearly ideal (6) trigonal bipyramids, the carbon atoms being in equatorial positions. 5 forms intramolecular and 6 intermolecular (--+ formation of dimeric units) N- H···O hydrogen bonds. The coordination polyhedrons around the two crystallographically independent silicon atoms of 5 · H\(_2\)O can be described as a nearly ideal and slightly distorted square pyramid, respectively, the carbon atoms being in the apical positions. In the crystal lattice of 5 · H\(_2\)O, intermolecular N-H···O and 0-H···O hydrogen bonds between the zwitterions and water molecules are observed. The results obtained by X-ray diffraction and solid-state NMR spectroscopy are consistent for each compound studied.
Das zwitterionische Tctratluoro[2-(pyrrolidinio) ethyl]silicat (4) wurde durch Reaktion von Trimethoxy( 2-pyrrolidinoethyl)silan (5) mit Fluorwasserstoff in einem Ethanol/Flußsäure-Gemisch bei 0 °C synthetisiert. Die Kristall- und Molekülstruktur von 4 wurde bei - 100 °C mittels einer Einkristall-Röntgenstrukturanalyse untersucht. Außerdem wurde 4 durch NMR-Untersuchungen in Lösung charakterisiert (CD\(_3\)CN: \(^1\)H, \(^{13}\)C).
The zwitterionic tetrafluoro(pyrrolidiniomethyl)silicate (6) was synthesized by the reaction of trimethoxy(pyrrolidinomethyl) silane (7) with hydrogen fluoride in ethanol/hydrofluoric acid (yield 83%). 6 crystallizes in the space group P2\(_1\)fc with two crystallographically distinct molecules in the asymmetric unit. In both molecules the pentacoordinate silicon atom is surrounded by four fluorine atoms and one carbon atom, the latter being in an equatorial position. The coordination polyhedron of the silicon atoms can be described as a slightly distorted trigonal bipyramid. The zwitterionic structure was also proved for dissolved 6 (solution in CD\(_3\)CN, NMRspectroscopic studies).
The racemic Si-functional acetylsilanes tBu(Me\(_3\)SiCH\(_2\))[ MeC(O)]SiF (1) and tBu(Me\(_3\)SiCH\(_2\))[MeC(O)]SiH (2) and the racemic acetylsilanol tBu(Me\(_3\)SiCH\(_2\))[MeC(O)]SiOH (3) were synthesized from Si(OMe)\(_4\) (4) as substrates for microbial reductions [4 -> tBuSi(OMe)\(_3\) (5) -> tBu(Me\(_3\)SiCH\(_2\))Si(OMe)\(_2\) (6) -> tBu(Me\(_3\)SiCH\(_2\))SiF\(_2\) (7)-> tBu(Me\(_3\)SiCH\(_2\))(CH\(_2\) = C(OMe))SiF (8) -> 1; 8 -> tBu(Me\(_3\)SiCH\(_2\))[CH\(_2\) = C(OMe)]SiH (9) -> 2; 6 -> tBu(Me\(_3\)SiCH\(_2\))[CH\(_2\) = C(OMe)]SiOMe (10) -> 3]. Compounds 1-3 were found to be reduced by cells of Trigonapsis variabilis (DSM 70714) ( = SiC(O)Me -> = SiCH(OH)Me}. The crystal and molecular structure of 3 was studied by singlecrystal X-ray diffraction. In the crystal, racemic 3 forms infinite chains built up by intermolecular 0-H .. ·O bonds between the hydroxyl and acetyl groups of molecules of the same absolute configuration.
Twenty silanes of the type R\(^1\)R\(^2\)Si(H)CH\(_2\)OR\(^3\) (A) were syn- and entropy of activation) of these reactions were studied by thesized {R\(^1\), R\(^2\) = Me, Ph, 1-naphthyl, PhCH\(_2\), Me\(_3\)SiCH\(_2\); OR\(^3\) means of düferential scanning calorimetry (DSC). In addition, = OC(O)Me, OC(O)Ph, OC(O)CF\(_3\) , OS(0)\(_2\)CF\(_3\), OP(O)Ph\(_2\), the kinetics of all reactions were investigated by 1H-NMR OC(O)Cl, and studied for their thermal behaviour. The silanes spectroscopy. The transition state of the rearrangement was A undergo a thermally induced rearrangement to give the investigated by an ab initio study based on the model comcorresponding silanes R\(^1\)R\(^2\)Si(OR\(^3\))Me (B). For compounds with pound H\(_3\)SiCH\(_2\)OC(O)H (-> MeH\(_2\)SiOC(O)H]. The theoretical OR3 = OC(O)Cl, an additional decarboxylation takes place to data and the experimentally obtained energetic and kinetic yield the chlorosilanes R1R2Si(Cl)Me. Except for the deriva- data are discussed in terms of mechanistic aspects of the retives with OR\(^3\) = OC(O)Cl, the energetic (reaction enthalpy) arrangement reaction A -> B. and kinetic data (reaction order, frequency factor, enthalpy ...
Das Zwitterionische spirocyclische Bis(2,3-naphthalindiolato )[2-(pyrrolidinio )ethyl)silicat [( C\(_{10}\)H\(_6\)O\(_2\)-SiCH\(_2\)CH\(_2\)(H)NC\(_4\)H\(_8\), 3) wurde synthetisiert und strukturell charakterisiert (Einkristallröntgenstrukturanalyse von 3·CH\(_3\)CN; \(^1\)H-, \(^{13}\)C- und \(^{29}\)Si-NMR-Untersuchungen von Lösungen in DMSO). 3 wurde durch Reaktion von Cyclohexylmethoxyphenyl(2·pyrrolidinoetbyl)silan [C\(_6\)H\(_{11}\)(CH\(_3\)O)Si(C\(_6\)H\(_5\))CH\(_2\)CH\(_2\) NC\(_4\)H\(_8\), 4] mit 2,3-Dihydroxynaphthalin [C\(_{10}\)H\(_6\)(OH)\(_2\)] in Acetonitril bei Raumtemperatur erhalten (isoliert als 3·CH\(_3\)CN, Ausbeute 81%). Der Bildung von 3 liegen zwei ungewöhnliche Si-eSpaltungen zugrunde (Spaltung von Si-C\(_6\)H\(_5\) und Si-C\(_6\)H\(_{11}\) unter milden Reaktionsbedingungen). 3 wurde auch durch Reaktion von 2,3-Dibydroxynaphthalin mit Dimethoxyphenyl(2-pyrrolidinoethyl)silan [C\(_6\)H\(_5\) (CH\(_3\)O)\(_2\)SiCH\(_2\)CH\(_2\)NC\(_4\)H\(_8\), 5) bzw. Trimethoxy(2-pyrrolidinoethyl)silan [(CH\(_3\)O)\(_3\)SiCH\(_2\)CH\(_2\)NC\(_4\)H\(_8\),6] dargestellt (isoliert als 3·CH\(_3\)CN, Ausbeute 83 bzw. 86%). 3·CH\(_3\)CN kristallisiert in der Raumgruppe Pbca mit a- 8.877(2) b = 22.823(4), c- 24.597(4) A und Z-8 (R == 0.0592,
Die erstmalige Synthese der (Thioacetoxy-S-methyl)diorganylsilane (CH\(_3\))\(_2\)Si(H)CH\(_2\)SC(O)CH\(_3\) (9) und (C\(_6\)H\(_5\))\(_2\)Si(H)CH\(_2\)SC(O)CH\(_3\) (10) und der (Mercaptomethyl) diorganylsilane (CH\(_3\))\(_2\)Si(H)CH\(_2\)SH (11) und (C\(_6\)H\(_5\))\(_2\)Si(H)CH\(_2\)SH (12) wird beschrieben. Während sich die Silane 9 und 10 leicht handhaben lassen, neigen die strukturanalogen (Hydroxymethyl)diorganylsilane (CH\(_3\))\(_2\)Si(H)CH\(_2\)OH (1) und (C\(_6\)H\(_5\))\(_2\)Si(H)CH\(_2\)OH (2) zu einer basenkatalysierten Zersetzung (Bildung oligomerer (polymerer) Alkoxysilane und Wasserstoff). Im Gegensatz zu den thermisch labilen (Acetoxymethyl)diorganylsilanen (CH\(_3\))\(_2\)Si(H)CH\(_2\)OC(O)CH\(_3\) (3) und (C\(_6\)H\(_5\))\(_2\)Si(H)CH\(_2\)OC(O)CH\(_3\) (4) (--+ Umlagerung zu den entsprechenden Acetoxy(methyl) diorganylsilanen (CH\(_3\)) \(_3\)SiOC(O)CH\(_3\) (5) und CH\(_3\)(C\(_6\)H\(_5\))\(_2\)SiOC(O)CH\(_3\) {6)) sind die Thio-Analoga 9 und 10 thermisch stabil (I-molare Lösungen in C\(_6\)D\(_6\), 30 h bei 180 o C).
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.