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Herein we present the first solid‐state structures of tetraiododiborane(4) (B\(_2\)I\(_4\)), which was long believed to exist in all phases as discrete molecules with planar, tricoordinate boron atoms, like the lighter tetrahalodiboranes(4) B\(_2\)F\(_4\), B\(_2\)Cl\(_4\), and B\(_2\)Br\(_4\). Single‐crystal X‐ray diffraction, solid‐state NMR, and IR measurements indicate that B\(_2\)I\(_4\) in fact exists as two different polymeric forms in the solid state, both of which feature boron atoms in tetrahedral environments. DFT calculations are used to simulate the IR spectra of the solution and solid‐state structures, and these are compared with the experimental spectra.

The thesis is mainly about the reactivities of borylene complexes. Including the investigation of the reaction of base stabilized terminal borylene with elemental chalcogens. On the other hand the are also the reactivity of borylene with bipyridine species is also studies. A C-H activation of the Cp2WH2 using borylene is also discovered. Finally the reaction of a borylene with Lewis acids such as GaCl3 and InBr3 is also studied.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden lumineszente Kupfer(I)-verbindungen untersucht, um durch die Herstellung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen einen Beitrag zur Erforschung niederenergetischer Emitter und mechanoresponsiver Phosphoreszenzmaterialien zu leisten. Darüber hinaus wurden Vorarbeiten zur Ergründung kooperativer Effekte in dinuklearen Kupfer(I)-komplexen durchgeführt. Im Bereich niederenergetischer Emitter wurden tetraedrische Kupferverbindungen mit Chromophorliganden auf Basis des Grundmotivs 2-(Pyridin-2-yl)-imdazol untersucht. Komplexe mit diesem Liganden emittieren meistens Grün bis Orange, daher wurde ein Stickstoffatom im Rückgrat des Liganden durch Schwefel substituiert, um eine bathochrome Verschiebung zu bewirken. Zur Untersuchung des Einflusses der Donorstärke, Sterik und Komplexgeometrie auf das Emissionsverhalten wurden diverse Phosphane und ein NHC als Donorliganden verwendet. Die Emissionsmaxima der untersuchten Verbindungen liegen erwartungsgemäß im Orangen bis Tiefroten und es konnten für diesen Emissionsbereich gute Quantenausbeuten von bis zu 11 % erreicht werden. Die Anfälligkeit tetraedrischer Kupfer(I)-komplexe für Verzerrungen im angeregten Zustand und die damit einhergehende Erhöhung strahlungsloser Prozesse ließ sich durch den Einsatz sterisch anspruchsvoller Liganden unterdrücken. Um das Potenzial für die Verwendung in optoelektronischen Bauteilen zu ergründen, wurden umfangreiche Stabilitätstests durchgeführt, die die enorme thermische Belastbarkeit im Festkörper sowie langfristige Stabilität in verdünnter Lösung einiger Verbindungen bestätigten. Ferner wurden in Kooperation mit der Gruppe um Prof. Holger Braunschweig photophysikalische Studien an zwei dinuklearen und einem trinuklearen Kupfer(I)-diborinkomplex durchgeführt, die im Rahmen der Promotionen von Dr. Jan Mies und Dr. Theresa Dellermann synthetisiert wurden. Die Verbindungen weisen in Festkörper und Lösung tiefrote Phosphoreszenz auf. Die Effizienz des trinuklearen Komplexes (φ = 0.58 im Festkörper) ist deutlich höher als die der beiden dinuklearen Verbindungen (φ < 0.03). Die Kupfer-Diborin-Bindung besitzt einen signifikanten kovalenten Anteil. Die Übergangsmetallatome haben somit einen starken Einfluss auf die strahlenden Übergänge, was zum Auftreten von Phosphoreszenz führt. Für effiziente Emission ist eine lineare Anordnung zweier Kupferfragmente um das Diborin notwendig, was im Fall des trinuklearen Komplexes stets gewährleistet ist, für die dinuklearen Komplexe jedoch nur in Lösung zu beobachten ist. Durch die Studien wurde einerseits das komplexe Emissionsverhalten dieser Komplexe aufgeklärt und andererseits die Relevanz dieser neuen Verbindungsklasse für niederenergetische Emittermaterialien gezeigt. Zusätzlich wurden Vorarbeiten zur Untersuchung kooperativer Effekte in dinuklearen Kupfer(I)-verbindungen unter Ausschluss schwer zu erhaltender cuprophiler Wechselwirkungen durchgeführt. Es sollten mono- und dinukleare Kupfer(I)-komplexe mit Bisbenzimidazol und Benzimidazolpyrimidin als verbrückenden Chromophorliganden synthetisiert und photophysikalisch untersucht werden, um eine eventuelle Erhöhung der Effizienz der dinuklearen Komplexe gegenüber ihren mononuklearen Analoga zu quantifizieren. Im Rahmen dieser Arbeit gelang es, einen zuverlässigen Syntheseweg für die im Rückgrat alkylierten verbrückenden Liganden zu etablieren. Ferner wurden erste Versuche zur Herstellung kationischer und neutraler mononuklearer Komplexe durchgeführt. Außerdem wurde die mechanochrome Lumineszenz eines aus Vorarbeiten bekannten dinuklearen Kupferkomplexes untersucht und Struktur-Eigenschafts-Beziehungen hergestellt. Hierzu wurden Komplexsalze mit den Anionen PF6- und BF4- hergestellt und mittels zahlreicher Spektroskopiemethoden analysiert, um umfangreiche Informationen zu den Eigenschaften im Grund- und angeregten Zustand zu sammeln. Durch Schwingungsspektroskopie wurde nachgewiesen, dass die Phasenänderung zu keiner veränderten Konstitution der Verbindung im Grundzustand führt. Durch 1H-19F-HOESY- sowie 19F-Festkörper-NMR-Experimente wurde festgestellt, dass sowohl in Lösung wie auch im Festkörper Kation und Anion gepaart vorliegen und miteinander wechselwirken. Da die BF4- und PF6-Komplexe in Lösung ein sehr ähnliches Emissionsverhalten zum amorphen Feststoff aufweisen, wurde davon ausgegangen, dass die für die Emission verantwortlichen Strukturen in beiden Medien vergleichbar sind. Zusätzlich gelang es, mittels ESR-Spektroskopie nachzuweisen, dass im Grundzustand keine ausreichende Annäherung der beiden Kupferatome stattfindet, um dipolare Wechselwirkungen zu erzeugen. Mithilfe quantenchemischer Rechnungen wurde die mechanochrome Lumineszenz nicht auf das Auftreten von Cuprophilie zurückgeführt, sondern auf die Ausbildung einer Cu-F-Bindung im angeregten Zustand, was ein völlig neuer Mechanismus für mechanochrome Lumineszenz bei Kupfer(I)-komplexen ist. In weiterführenden photophysikalischen Studien wurde zudem gezeigt, dass die Emission auch Empfindlichkeit gegenüber Temperatur sowie Lösungsmitteldämpfen aufweist und es sich somit um eine multiresponsive Verbindungsklasse handelt.

Cyclic (amino)(aryl)carbenes (cAArCs) based on the isoindoline core were successfully generated in situ by α‐elimination of 3‐alkoxyisoindolines at high temperatures or by deprotonation of isoindol‐2‐ium chlorides with sodium or copper(I) acetates at low temperatures. 3‐Alkoxy‐isoindolines 2 a ,b‐OR (R=Me, Et, i Pr) have been prepared in high yields by the addition of a solution of 2‐aryl‐1,1‐diphenylisoindol‐2‐ium triflate (1 a ,b‐OTf ; a : aryl=Dipp=2,6‐diisopropylphenyl; b : Mesityl‐, Mes=2,4,6‐trimethylphenyl) to the corresponding alcohol (ROH) with NEt3 at room temperature. Furthermore, the reaction of 2 a ,b‐OMe in diethyl ether with a tenfold excess of hydrochloric acid led to the isolation of the isoindol‐2‐ium chlorides 1 a ,b‐Cl in high yields. The thermally generated cAArC reacts with sulfur to form the thioamide 3 a . Without any additional trapping reagent, in situ generation of 1,1‐diphenylisoidolin‐3‐ylidenes does not lead to the isolation of these compounds, but to the reaction products of the insertion of the carbene carbon atom into an ortho C−H bond of a phenyl substituent, followed by ring‐expansion reaction; namely, anthracene derivatives 9‐N(H)aryl‐10‐Ph‐C14H8 4 a ,b (a : Dipp; b : Mes). These compounds are conveniently synthesized by deprotonation of the isoindol‐2‐ium chlorides with sodium acetate in high yields. Deprotonation of 1 a‐Cl with copper(I) acetate at low temperatures afforded a mixture of 4 a and the corresponding cAArC copper(I) chloride 5 a , and allowed the isolation and structural characterization of the first example of a cAArC copper complex of general formula [(cAArC)CuCl].

N‐heterocyclic olefins (NHOs), relatives of N‐heterocyclic carbenes (NHCs), exhibit high nucleophilicity and soft Lewis basic character. To investigate their π‐electron donating ability, NHOs were attached to triarylborane π‐acceptors (A) giving donor (D)–π–A compounds 1–3. In addition, an enamine π‐donor analogue (4) was synthesized for comparison. UV–visible absorption studies show a larger red shift for the NHO‐containing boranes than for the enamine analogue, a relative of cyclic (alkyl)(amino) carbenes (CAACs). Solvent‐dependent emission studies indicate that 1–4 have moderate intramolecular charge‐transfer (ICT) behavior. Electrochemical investigations reveal that the NHO‐containing boranes have extremely low reversible oxidation potentials (e.g., for 3, \(E^{ox}_{1/2}\) =−0.40 V vs. ferrocene/ferrocenium, Fc/Fc\(^+\), in THF). Time‐dependent (TD) DFT calculations show that the HOMOs of 1–3 are much more destabilized than that of the enamine‐containing 4, which confirms the stronger donating ability of NHOs.