Preparation and Reactions of Compounds with Heavier Group 14 Elements in Low Oxidation States
Synthese und Reaktionen von Verbindungen der Schweren Elemente der 14. Gruppe in niedrigen Oxidationsstufen
Sakya Singha Sen
Doctoral thesis
Date of Examination:
2010-10-04
Date of issue:
2011-01-27
Advisor:
Roesky, Herbert W. Prof. Dr. Dr. h.c.
Referee:
Roesky, Herbert W. Prof. Dr. Dr. h.c.
Referee:
Stalke, Dietmar Prof. Dr.
Persistent Address: http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B088-7
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9,0 MB
Format:
PDF
Description:
Dissertation
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Abstract
English
Facile synthesis of chlorosilylene (PhC(NtBu)2SiCl) in 90% yield was reported using LiN(TMS)2 as a dehydrochlorinating agent and its versatile reactivity with various organic substrates was examined. Furthermore, the bis(silylene) [PhC(NtBu)2]2Si2 was isolated in low yield (5.2%) from the reduction of amidinato trichlorosilane with 3 equiv of potassium graphite. Theoretical calculation shows that the compound has two Si(I) centers which are connected by means of a σ-bond. Reactivities of this compound towards ketone, diketone, N2O were probed and several siloxane derivatives were obtained. Also, the addition of 2 equiv of diphenylacetylene to [PhC(NtBu)2]2Si2 has been reported. Both diphenylacetylene equivalents add across the Si-Si, with concomitant Si-Si bond rupture, to give the 1,4-disilabenzene derivative. This disilabenzene species is nearly planar in the solid state despite the tetrahedral silicon centers, and calculations show that there is some aromatic character to the system [NICS(1) = -3.6]. We also studied the reactions of elemental phosphorus with [PhC(NtBu)2]2Si2, which afforded a of the first complex with a Si-P-Si-P core through activation of the P4 molecule. X-ray structural analysis revealed most apparent feature of the compound is the planar Si-P-Si-P four membered ring, which consists of four equivalent Si P bonds. The preparation of bis-silylene was followed by the synthesis of its germanium version [PhC(NtBu)2]2Ge2. A theoretical study indicates clearly that it can be best viewed as digermylenes although they can formally be drawn as donor-stabilized digermynes. The reactivity reflects the digermylene nature of the species. For example, reaction of [PhC(NtBu)2]2Ge2 with 2 equiv of Fe2(CO)9 gives the diiron complex where each germanium center is coordinated by one Fe(CO)4 moiety to give the complex [LGe(Fe(CO)4-Ge(Fe(CO)4L, L= PhC(NtBu)2]. The only other reactivity of this species is the addition of azobenzene across the Ge-Ge bond with concomitant bond rupture to give the new 1,2-digermylene hydrazine species [LGeN(Ph)N(Ph)GeL]. All the compounds were characterized by multinuclear NMR spectroscopy, EI-MS spectrometry, elemental analysis, and single crystal X-ray diffraction studies.
Keywords: N-Ligands; Reduction; Silicon; Germanium; Tin; DFT Calculation; Alkyne; Benzene; Cyclobuatdiene; Silylene
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Es wird über eine einfache Synthese von Chlorsilylen (PhC(NtBu)2SiCl) in 90% Ausbeute durch Verwendung von LiN(TMS)2 als Dehydrochlorierungreagenz berichtet. Außerdem wurde die vielseitige Reaktivität mit verschiedenen organischen Substraten untersucht. Auch Bis-(Silylen) [PhC(NtBu)2]2Si2 konnte in einer geringen Ausbeute (5.2%) durch die Reduktion von Amidinatotrichlorsilan mit 3 Äquivalenten Kaliumgraphit isoliert werden. Theoretische Berechnungen zeigten, dass die Verbindung zwei Si(I)-Zentren enthält, die durch eine σ-Bindung verbunden sind. Die Reaktivität dieser Verbindung gegenüber Ketonen, Diketonen, N2O wurde untersucht und es konnten mehrere Siloxanderivate erhalten werden. Außerdem wird über die Reaktion von 2 Äquivalenten Diphenylacetylen zu [PhC(NtBu)2]2Si2 berichtet. Beide Diphenylacetylen Äquivalente bildeten eine Bindung über die Si-Si-Bindung, wodurch es zum Bindungsbruch zwischen Si-Si kam und wodurch ein 1,4-Disilabenzol Derivat erhalten wurde. Die erhaltene Verbindung des Disilabenzols ist im kristallinen Zustand nahezu planar, trotz des tetraedrischen Silizium-Zentrums. Berechnungen zeigten, dass ein aromatische Charakter im Systems [NICS (1) = -3,6] vorhanden ist. Wir untersuchten auch die Reaktionen von elementarem Phosphor mit [PhC(NtBu)2]2Si2, die somit einen der ersten Komplexe lieferte die über einen Si-P-Si-P-Einheit durch die Aktivierung eines P4-Moleküls verfügte. Röntgenstrukturanalyse zeigte das beeindruckenste Merkmal der Verbindung, nämlich den planaren Si-P-Si-P-Vierring, der aus vier gleichwertigen Si-P-Bindungen besteht. Der Syntheseweg zur Herstellung von Bis-Silylen konnte auch für Germanium verwendet werden und es wurde [PhC(NtBu)2]2Ge2 erhalten. Eine theoretische Studie zeigte deutlich, dass es am Besten als Digermylenes angesehen werden kann und man es dadurch auch als donorstabilisiertes Digermynes bezeichnen kann. Die Reaktivität spiegelt die Digermylene Natur dieser Art von Verbindungen wieder. Zum Beispiel zeigt die Reaktion von [PhC(NtBu)2]2Ge2 mit 2 Äquivalenten Fe2(CO)9 die Bildung eines Dieisen Komplexes. In welchem jedes Germanium Zentrum durch eine Fe(CO)4-Einheit koordiniert ist und der folgende Komplex erhalten wurde [LGe(Fe(CO)4-Ge(Fe(CO)4L, L = PhC(NtBu)2]. Die einzige andere Reaktivität dieser Verbindung konnte durch die Reaktion mit Azobenzol festgestellt werden, wobei ein Produkt gebildet wurde, dass über die Ge-Ge-Bindung bindet, wobei es zum Bindungsbruch der Germaniumbindung kommt. Hierdurch wurde eine neue 1,2-Digermylenehydrazin Verbindung [LGeN(Ph)N(Ph)Gel] erhalten. Alle erhaltenen Verbindungen wurden durch Multikern-NMR-Spektroskopie, EI-MS-Spektrometrie, Elementaranalysen und Einkristall-Röntgenbeugung charakterisiert.
Schlagwörter: N-Liganden; Reduktion; Silizium; Germanium; Zinn; DFT-Rechnungen; Alkine; Benzol; Cyclobutadien; Silylen
