Durch Untersuchungen zur Reaktivität von Boryl- und Boridverbindungen konnten deren Bindungssituationen aufgeklärt und neuartige Koordinationsmotive von Übergangsmetall-Bor-Verbindungen erhalten werden. Die erhaltenen Verbindungen wurden mittels NMR-Spektroskopie, IR-Spektroskopie, Elementaranalyse und Röntgendiffraktometrie untersucht und zusätzlich wurden DFT-Rechnungen angefertigt. An verschieden substituierten Eisenborylkomplexen wurden Reaktivitätsuntersuchungen gegenüber Halogenidabstraktionsmitteln und Reduktionsmitteln durchgeführt und im Falle der Boridkomplexe wurden Verbindungen mit bis dato unbekanntem Strukturmotiv erhalten. / Investigations into the reactivities of boryl and boride complexes provided insight into their bonding and led to previously unknown coordination motifs for transition-metal-boron complexes. The resulting compounds were analyzed via NMR spectroscopy, IR spectroscopy, elemental analyses and crystal structure analyses. Their electronic structures were investigated by theoretical calculations using DFT methods. The reactivities of substituted iron boryl complexes toward halogenide abstracting and reducing reagents were studied and, in case of the boride complexes, novel structural motifs were dentified.

Ziele der Arbeit waren die Synthese von Übergangsmetallkomplexen mit alkinylsilylgruppenhaltigen Liganden (M-Si-CC, M-Cp-Si-CC, M-Ph-Si-CC), die Aufdeckung von Struktur-Eigenschaft-Beziehungen und die Durchführung erster Reaktivitätsstudien. Die Synthese der Zielverbindungen gelingt durch Salzeliminierung, oxidative Addition, Ligandsubstitution oder Ligandmodifizierung. Die CC-Dreifachbindung der Alkinylsilyl-Gruppe kann hydrosilyliert oder unter Bildung mehrkerniger Verbindungen komplexiert werden. Weiterhin können durch C-C-Bindungsknüpfungsreaktionen Cyclobutadien-, Cyclopentadienon- oder Hydroxycyclopentadienyl-Komplexe entstehen. Diese Reaktionen zeigen, daß die Alkinylsilyl-Komplexe als Bausteine für die Konstruktion komplexerer Strukturen geeignet sind, was potentielle Anwendungsfelder in der Synthesechemie und der Materialwissenschaft eröffnet.

It was the goal of this work to explore two different synthesis pathways using green chemistry. The first part of this thesis is focusing on the use of the urea-glass route towards single phase manganese nitride and manganese nitride/oxide nano-composites embedded in carbon, while the second part of the thesis is focusing on the use of the “saccharide route” (namely cellulose, sucrose, glucose and lignin) towards metal (Ni0), metal alloy (Pd0.9Ni0.1, Pd0.5Ni0.5, Fe0.5Ni0.5, Cu0.5Ni0.5 and W0.15Ni0.85) and ternary carbide (Mn0.75Fe2.25C) nanoparticles embedded in carbon. In the interest of battery application, MnN0.43 nanoparticles surrounded by a graphitic shell and embedded in carbon with a high surface area (79 m^2/g) were synthesized, following a previously set route.The comparison of the material characteristics before and after the discharge showed no remarkable difference in terms of composition and just slight differences in the morphological point of view, meaning the particles are stable but agglomerate. The graphitic shell is contributing to the resistance of the material and leads to a fine cyclic stability over 140 cycles of 230 mAh/g after the first charge/discharge and coulombic efficiencies close to 100%. Due to the low voltage towards Li/Li+ and the low polarization, it might be an attractive anode material for lithium ion batteries. However, the capacity is still noticeably lower than the theoretical value for MnN0.43. A mixture of MnN0.43 and MnO nanoparticles embedded in carbon (surface area 93 m^2/g) was able to improve the cyclic stability to over 160 cycles giving a capacity of 811 mAh/g, which is considerably higher than the capacity of the conventional material graphite (372 mAh/g). This nano-composite seems to agglomerate less during the process of discharge. Interestingly, although the capacity is much higher than of the single phase manganese nitride, the nano-composite seems to only contain MnN0.43 nanoparticles after the process of discharge with no oxide phase to be found. Concerning catalysis application, different metal, metal alloy, and metal carbide nanoparticles were synthesized using the saccharide route. At first, systems that were already investigated before, being Pd0.9Ni0.1, Pd0.5Ni0.5, Fe0.5Ni0.5 and Mn0.75Fe2.25C using cellulose as the carbon source were prepared and tested in an alkylation reaction of toluene with benzylchloride. Unexpectedly, the metal alloys did not show any catalytic activity, but the ternary carbide Mn0.75Fe2.25C showed fine catalytic activity of 98% conversion after 9 hour reaction time (110 °C). In a second step, the saccharide route was modified towards other carbon sources and carbon to metal ratios in order to improve the homogeneity of the samples and accessibility of the particle surfaces. The used carbon sources sucrose and glucose are similar in their basic structure of carbohydrates, but reducing the (polymeric) chain length. Indeed, the cellulose could be successfully replaced by sucrose and glucose. A lower carbon to metal ratio was found to influence the size, homogeneity and accessibility (as evidenced by TEM) of the samples. Since sucrose is an aliment, glucose is the better choice as a carbon source. Using glucose, the synthesis of Cu0.5Ni0.5 and W0.15Ni0.85 nano-composites was also possible, although the later was never obtained as pure phase. These alloy nano-composites were tested, along with nickel0 nanoparticles also prepared with glucose and on their catalytic activity towards the reduction of phenylacetylene. The results obtained let believe that any (poly) saccharide, including lignin, could be used as carbon source. The nickel0 nano-composites prepared with lignin as a carbon source were tested along with those prepared with cellulose and sucrose for their catalytic activity in the transfer hydrogenation of nitrobenzene (results compared with exposed nickel nanoparticles and nickel supported on carbon) leading to very promising results. Based on the urea-glass route and the saccharide route, simple equipment and transition metals, it was possible to have a one-pot synthesize with scale-up possibilities towards new material that can be applied in catalysis and battery systems. / Im Rahmen dieser Arbeit wird sowohl die Synthese von Mangannitrid- und -oxid-Nanopartikeln, als auch die Synthese verschiedener Metall- und Legierungsnanopartikel untersucht. Einen Schwerpunkt stellt dabei die Optimierung der Synthese unter den Gesichtspunkten der Nachhaltigkeit dar, was sich insbesondere in der Verwendung diverser nachwachsender Rohstoffe als Kohlenstoffquelle äußert. Für eine mögliche Anwendung in Akkumulatoren werden mit Graphit ummantelte MnN0.43-Nanopartikel mit einer großen Oberfläche (79 m^2/g) synthetisiert. Diese werden exemplarischen Ladezyklen unterzogen, wobei eine strukturelle und auch elektrochemische Stabilität festgestellt werden kann. Eine Mischung der Mangannitride mit Manganoxiden führt zu einer weiteren Verbesserung der Ladekapazität und einer weiteren Oberflächenvergrößerung (93 m^2/g). Die Langlebigkeit der Strukturen wird durch die Einbettung der Nanopartikel in Kohlenstoff unterstützt und kann zu einer Anwendung als Anodenmaterial in den heutzutage vielfach verwendeten Lithiumionen-Akkus führen. Im Sinne der Nachhaltigkeit ist auch die Entwicklung von Katalysatoren. Dabei soll insbesondere die Verwendung von Lignin, was als Bestandteil vieler Pflanzen zwar leicht verfügbar, aber unglücklicherweise bisher chemisch unverwertbar ist, fokussiert werden. Um sich diesem Ziel zu nähern und entsprechende Mechanismen zur Reduktion des Lignins zu entwickeln, werden in dieser Arbeit zunächst verschiedene Kohlenstoffquellen (wie Cellulose, Sucrose und Glucose) zur Synthese von reduktiven Katalysatoren untersucht. Der Kohlenstoff dient dabei sowohl als preiswertes Reduktionsmittel für Metallsalze zur Gewinnung von Metallnanopartikel als auch zur Stabilisierung ebendieser. Es werden vielfältige Legierungen mit Nickel (z.B. Pd0.9Ni0.1, Pd0.5.Ni0.5, Fe0.5.Ni0.5, und Cu0.5.Ni0.5) aber auch ternäre Carbide (z.B. Mn0.75Fe2.25C) erhalten, die schon in ersten Alkylierungs- und Hydrierungsreaktionen ein großes Potential als Katalysatoren zeigen. Um die erhaltenen Nanopartikel in zukünftigen Anwendungen nutzbar zu machen, ist eine ausführliche Charakterisierung unabdingbar. Auch die Ergebnisse der zahlreichen durchgeführten Analysen werden in dieser Arbeit zusammengestellt und bilden gemeinsam mit den optimierten Syntheserouten einen tiefgreifenden Überblick über dieses Forschungsfeld.

Ziele der Arbeit waren die Synthese von Übergangsmetallkomplexen mit alkinylsilylgruppenhaltigen Liganden (M-Si-CC, M-Cp-Si-CC, M-Ph-Si-CC), die Aufdeckung von Struktur-Eigenschaft-Beziehungen und die Durchführung erster Reaktivitätsstudien. Die Synthese der Zielverbindungen gelingt durch Salzeliminierung, oxidative Addition, Ligandsubstitution oder Ligandmodifizierung. Die CC-Dreifachbindung der Alkinylsilyl-Gruppe kann hydrosilyliert oder unter Bildung mehrkerniger Verbindungen komplexiert werden. Weiterhin können durch C-C-Bindungsknüpfungsreaktionen Cyclobutadien-, Cyclopentadienon- oder Hydroxycyclopentadienyl-Komplexe entstehen. Diese Reaktionen zeigen, daß die Alkinylsilyl-Komplexe als Bausteine für die Konstruktion komplexerer Strukturen geeignet sind, was potentielle Anwendungsfelder in der Synthesechemie und der Materialwissenschaft eröffnet.

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. / In the course of this work the transition metal-catalyzed diboration of unsaturated substrates has been studied in detail, while the main part was concerned with the functionalization of dialkynes. A number of new compounds were prepared featuring one of the following structural motifs: i) mononuclear [4]diboradicarbaferrocenophanes bound to a pendant CC triple bond either directly or via spacer, ii) related dinuclear complexes, in which the adjacent triple bond is coordinated toward a low-valent platinum fragment, and iii) dinuclear bis [4]diboradicarbaferrocenophanes formed by double diboration of the dialkyne. Four representatives of the first group were synthesized; two of them having the second CC triple bond bound directly to the bis(boryl)alkene unit, while for the other two a spacer group is present. The preparation of the complexes can either be accomplished by diboration via [Fe{C5H4B(NMe2)}2] using a catalytic amount of [Pt(PEt3)3] or by direct functionalization of the dialkynes with the [Fe{C5H4B(NMe2)}2Pt(PEt3)2]. Two species of the group ii) were obtained by reaction of the dialkynes with an equimolar amount of [Fe{C5H4B(NMe2)}2Pt(PEt3)2]. In this case, the second triple bond of the dialkyne is coordinated to a [Pt(PEt3)2] fragment, thus forming a platinum alkyne complex. Among the products of the last group are complexes bearing two ferrocenophane fragments featuring two chiral planes each and, therefore, being formed as pairs of diastereomers. The single diastereomers can be interconverted by heating in solution. A plausible mechanism was deduced from DFT calculations. Along with these bis [4]ferrocenophanes, a complex was synthesized in which the [4]ferrocenophane fragment is bound to a metalloarenophane moiety derived from bis(benzene)chromium via a spacer unit. In addition, the reaction of [Pt(PEt3)3] with the aforementioned dialkynes was studied for different stoichiometries, yielding three mononuclear and three dinuclear platinum alkyne complexes along with one platinum alkene complex. IR spectroscopic data suggest the formulation as platinacyclopropenes or –propane, respectively. Four mononuclear, chiral bis(boryl)imines were obtained by diboration of two different dialkynes under remarkably mild reaction conditions. The synthesis can be conducted either directly by reacting the diboranes(4) with the respective isocyanide, or  with prolonged reaction times – by diboration of the isocyanide via the corresponding [3]metalloarenophanes, respectively. The reaction of the [2]borametalloarenophanes with diisocyanides led to a series of dinuclear and trinuclear bis(boryl)imines. The chosen diisocyanides have a spacer unit between the two NC functionalities. In analogy to the related reactions with dialkynes, the products were formed as pairs of diastereomers. The oxidative addition of [Fe{C5H4B(NMe2)}2] toward different transition-metal complexes was also studied. However the formation of the envisaged bis(boryl)metal complexes could not be observed in any case. Interestingly, for different three platinum complexes a well-defined product was formed. In agreement with the spectroscopic parameters, the product most probably represents a [2.2]diboraferrocenophane, the formal dimerization product of [Fe{C5H4B(NMe2)}2]. Thus, heating [Fe{C5H4B(NMe2)}2Pt(PEt3)2] in solution for several days afforded this product highly selective. The reaction of [Fe{C5H4B(NMe2)}2] with catalytic amounts of [Pt{P(CH2Cy)3}2] leads to the same result. However, the product could not be isolated analytically pure.

Within this thesis the first total syntheses of eight biologically active natural products from the family of carbazole alkaloids, antiostatins A1 to A4 and B2 to B5, were established. Spectroscopic data of the synthesised natural products are in good agreement with the isolated antiostatins from Streptomyces cyaneus 2007-SV1, which confirms the molecular structures assigned to the natural products. The total synthesis of the antiostatins A1 to A4 and B2 to B5 were achieved employing the iron-mediated synthesis to form the carbazole nucleus from a cyclohexadienylium iron salt and appropriate arylamines. This transition metal-mediated approach could be applied to all antiostatins in excellent yields. The antiostatins A1-4 and B2-5 represent the first carbazole alkaloids with an acetamide or substituted biuret chain. Introduction of the sophisticated substituents proceeded selectively on C-4 in high yields. Antiostatins A1 to A4 and B2 to B5 could be synthesised over eight steps from a tricarbonyliron-coordinated cyclohexadienylium salt. The overall yields are in the range of 31 – 63%.

The transition-metal oxides (TMOs) are a material class host to a number of intriguing and potentially technologically useful phenomena as a result of many-body correlation effects, from superconductivity, magnetic and orbital ordering, to ferroelectricity and metal-insulator transitions. Here, materials with similar structures and seemingly equivalent electronic configuration often exhibit wildly different properties as a result of strong competition between different ground states from the many degrees of freedom, whose balance can be further tuned through the use of pressure, doping, magnetic fields or temperature. To investigate these materials, we make use of photoelectron spectroscopy (PES), probing elementary excitations possible in the material and thus providing linked information both about the ground state and possible excited states, closely related to the physical properties of a material such as its response to external fields. Angle-resolved PES (ARPES) provides additional momentum information and as a result, it is uniquely suited to investigate the character of the electronic structure of solids as it resolves the dispersion, meaningful in the independent-electron view where crystal momentum is a well-defined quantum number, but which can retain validity even in strongly correlated systems through the concept of quasiparticles. While ARPES is a well-established technique, it is rarely used in the soft X-ray regime (SX-ARPES) due to significant experimental challenges posed. However, the higher energies in SX-ARPES allow it to be significantly more bulk-sensitive, an extremely important fact since the properties of the bulk material and its surface are often extremely, or worse, subtly different. Critically, this permits measurements on single crystals of TMOs, whose surfaces may show roughness or reconstruction, for example as a result of a polar surface compensation, but whose bulk properties are well-defined in contrast to thin films which are additionally subject to substrate effects. We demonstrate on three rather different perovskite oxides, a three-dimensional class of TMOs, that is worthwhile to overcome these issues since it provides access to the true momentum-resolved bulk electronic properties of materials and allows filling noticeable gaps in literature of k-resolved electronic structure measurements for this class of compounds stemming from the impossibility of such measurements at lower energy. A commonality between the materials studied in this thesis is the absence of a strong electronic symmetry-breaking order, such as local-moment antiferromagnetism or charge ordering, that could suppress the existence of sufficiently long-lived quasiparticles to observe dispersion (or equivalently prevent a mobile photo-hole). We first establish that SX-ARPES is indeed capable and suited to measure the bulk-representative electronic structure by measurements on the perfect cubic d1 perovskite ReO3. We present the first k-resolved electronic structure for this material which is rather well explained by band structure, especially close to the Fermi level. In particular, we show and quantify the impact of the significant spin-orbit coupling on the Fermi surface and bands. However, the oxygen bands are less well reproduced by calculations and are correctable by use of hybrid functionals, taken as a sign of spurious self-interaction effects - likely due to the large extent and density differences between delocalised Re 5d and more localised O 2p. We also show that there are signs of some hitherto unknown distortion in ReO3. We then turn to LaNiO3, a metallic oxide in a family of formally d7 rare-earth nickelates which otherwise all undergo metal-insulator and antiferromagnetic (AFM) transitions as well as oxygen bond disproportionation, with a strong competition between these ground states and possible exotic resulting states in the phase diagram. We are able to resolve the dispersion of the eg quasiparticle spectrum along high symmetry cuts of this material as well as its Fermi surface, the latter of which is accurately reproduced by band theory calculations. We investigate the influence of the rhombohedral distortion present in the material through unfolding methods to better compare their influence to measurement, and show how significantly it affects the dispersion, confirming again the importance of single crystals. Its effects are shown to be similar to correlation-induced mass enhancement and their effects are untangled with the help of first DFT+U and later rhombohedral multi-band dynamical mean-field theory (DMFT) calculations. Local correlation effects prove to be the dominant influence on the spectrum, although certain k-dependent mismatches remain, pointing to a possible simultaneous importance of non-local mechanisms. Finally, on the d6 system LaCoO3 that is close to a spin-state transition, we show that this method can also be applied to insulating oxides. Absent a Fermi surface, we naturally concentrate more on the full valence band, where we show that the observed dispersion is well-described by mean-field band methods in the low-spin (LS) regime of LaCoO3 provided that static energy corrections of DFT+U are accounted for (which show a good match to local LS many-body configuration interaction calculations), thus providing k-resolved evidence that one may effectively consider LS LaCoO3 a band insulator, despite possibly strong correlations. We further unveil clear evidence of crystal periodicity doubling by observation of a backfolded oxygen band, and show evidence of a significant asymmetry in the k-resolved lineshape in the valence band and lastly we take a look at the spin state of Co at the surface, which, contrary to prior results, appears to be the same as in the bulk, but which we show to be complicated by significant orbital-shape matrix element effects.

Mit der vorliegenden Arbeit wurden neue Erkenntnisse bei der Aufklärung der Mechanismen, die für die Reaktivität von Übergangsmetall- und Metalloxid-Clustern verantwortlich sind, gewonnen. Dies ist aus zwei Gründen gelungen: Zum einen erlaubt die gradienten-korrigierte Dichtefunktional-Methode eine zuverlässige Beschreibung von strukturellen und energetischen Eigenschaften dieser Cluster, insbesondere durch die Entwicklung einer neuen Generation von Hybrid-Austausch- und Korrelations-Funktionalen im Rahmen der verallgemeinerten Gradienten-Näherung. Diese wurden erstmalig in entsprechenden quantenchemischen Programmen implementiert und getestet. Zum zweiten stellte die fruchtbare Zusammenarbeit mit den experimentellen Bereichen, eine Herausforderung für die Theorie dar, mittels der gewonnenen Erkenntnisse zur konzeptionellen Planung der Experimente beizutragen (A. Fielicke, Dissertation, Humboldt-Universität zu Berlin, 2001). / In this work the transition metal and metal oxide clusters has been investigated with the aim of gaining a better insight into the mechanisms which govern their reactivity. The theoretical study of the structural and energetic properties of the clusters has been carried out within the framework of the density functional theory by means of a new family of gradient-corrected hybrid density functionals which has been coded for the first time into quantum chemistry packages. The theoretical findings stimulated the experimental investigation of the gas phase reactivity of these species which confirmed the correctness of the reaction mechanism models proposed (A. Fielicke, Doctoral Thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, 2001).

Zu den eleganten Methoden des Aufbaus supramolekularer Architekturen gehören Selbstorganisationsprozesse, die auf Übergangsmetall-Ligand-Wechselwirkungen beruhen und ganz wesentlich von dem verwendeten Metallion und der Ligandstruktur sowie den gewählten experimentellen Bedingungen (Lösungsmittel, Gegenion und pH-Wert) bestimmt werden. Gegenstand der vorliegenden Arbeit war die Synthese neuer mehrzähniger oligofunktioneller Pyridinliganden und die Charakterisierung ihrer Komplexbildungseigenschaften. Ein Schwerpunkt betraf dabei Strukturuntersuchungen an kristallinen Silber(I)-, Palladium(II)- und Kupfer(II)-Komplexen. Aussagen zum Phasentransfer und zur Selektivität wurden durch Flüssig-Flüssig-Extraktion und Membrantransportuntersuchungen erhalten. Neue Ligandmoleküle wurden durch die Anknüpfung der chelatisierenden Donorfunktionseinheiten 2,2’-Dipyridylamin bzw. Di(2-picolyl)amin an unterschiedliche strukturgebende Plattformen, Benzol, 2,6-Lutidin, 1,3,5-Triazin, Cyclohexan oder an eine tripodale Polyamineinheit realisiert. Es wurden Komplexe der 2,2’-Dipyridylamin-Liganden mit Ag(I) in Anwesenheit von Nitrat, Perchlorat, Tetrafluoroborat und Hexafluorophosphat hergestellt und strukturell charakterisiert. Dabei konnten einfache 1:1-Komplexe bzw. makrocyclische und polymere Architekturen beobachtet werden. In der Mehrzahl der Ag(I)-Komplexe wird das Metallzentrum von zwei Pyridin-N-Atomen unterschiedlicher 2,2’-Dipyridylamin-Einheiten verbrückend koordiniert, wobei Lösungsmittelmoleküle (CH3CN, CH3OH) bzw. Anionen (Nitrat, Perchlorat) die Koordinationssphäre des Ag(I) ergänzen. Die Koordinationszahlen für Ag(I) variieren dabei zwischen zwei bis vier. Intermolekulare Ag(I)–π-Wechselwirkungen (3.0-3.9Å) erweitern außerdem die Koordinationssphäre von Ag(I). Die vielseitigen Koordinationsmöglichkeiten der zweizähnigen 2,2’-Dipyridylamin-Liganden zeigen sich darüber hinaus in den Komplexen mit Pd(II) und Cu(II). Im wässrig-organischen Zweiphasensystem erwiesen sich die synthetisierten Liganden insbesondere gegenüber Silber(I) als sehr effektive Extraktionsmittel. Die Kupfer(II)-Komplexe mit Di(2-picolyl)amin demonstrieren die dirigierende Wirkung des Anions auf die Struktur. Strukturell ähnlich sind die Cu(II)-Komplexe der mono- bzw. disubstituierten Di(2-picolyl)amin-Derivate. Flüssig-Flüssig-Extraktionsergebnisse mit den Di(2-picolyl)amin-Derivaten zeigen im Zweiphasensystem insbesondere gegenüber Silber(I) hohe Extraktionsausbeuten und liegen deutlich über denen der strukturanalogen 2,2’-Dipyridylamin-Liganden.

Die Spektrale Leitfaehigkeit ikosaedrischer Approximanten zeigt Feinstrukturen (100 meV) die das besondere elektronische Transportverhalten der Quasikristalle und Approximanten erklaeren koennen. Der Ursprung diese spektralen Feinstrukturen liegt im Zusammenwirken der typischen mehrkomponentigen Atomcluster des Systems. Das Konzept stellt Struktur und chemische Dekoration auf der Laengenskala der Cluster ueber ausgedehnte Quasiperiodizitaet. Ab-initio Methode mit und ohne periodische Randbedingungen werden hier angewendet, um das Zusammenwirken der Cluster fuer niedere Approximanten ikosaedrischer Quasikristalle zu untersuchen. Deshalb werden die Linearen Muffin-Tin Orbitale in einem Superzellenkonzept, die Tight-Binding Linearen Muffin-Tin Orbitale in einem Cluster-Rekursionsverfahren und die Landauer/Buettiker-Methode in dieser Arbeit eingesetzt. Auf der Grundlage der ab-initio Ergebnisse werden spektrale Modelle (Lorentz-Funktionen) fuer den spektralen spezifischen Widerstand gebildet. Der Uebergang zum Quasikristall erfolgt durch Skalierung der Modellparameter auf der Grundlage der gemessenen Thermokraft. Die optische Leitfaehigkeit und die Temperaturverlaeufe des Widerstandes, der Thermokraft, des Hall-Koeffizienten und der elektronischen Waermeleitfaehigkeit einiger ikosaedrischer Systeme werden so durch je zwei Lorentz-Funktionen beschrieben. Wir zeigen, dass die Transportanomalien zusammen mit den spektralen Feinstrukturen empfindlich vom Subsystems des jeweils aktiven Uebergangsmetallsabhaengen (Orientierung und Dekoration der ikosaedrischen Cluster).