Heidelberg, Univ., Diss., 2002. / Computerdatei im Fernzugriff.

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Heidelberg, Universiẗat, Diss., 2002.

Polyhedral boranes and carboranes have acquired their popularity for constructing meso and nano-size structures for an array of applications from pharmaceuticals to material science. These three-dimensional boranes range from 4 to 22 boron atom per molecules with delocalized bonding analogous to aromatic compounds. The unique vibrational spectroscopy of the BH function allows for possible application of these species to bioimaging. Silver nanoparticles functionalized with ortho-carboranes have been reported for bioimaging using Surface-enhanced Raman scattering (SERS). The silver nanoparticles were functionalized with antibodies specific to cancer cell receptors. Bonding thiol-substituted carboranes to these particles allowed for observation of enhanced Raman signals as the imaging mode. Here, attempts to synthesize second generation carborane molecules with additional Raman-active group such as nitrile were conducted. Hybrid diblock copolymers have the ability to self-assemble in different morphological patterns depending on the type and ratio of monomers and the compatibilities in various solvents. Linear hybrid diblock copolymers were synthesized by ring-opening metathesis polymerization (ROMP) reactions with norbornenyl-based decaborane and various amounts of norbornene and norbornenyl-ester derivative monomers. Their self-assembly behaviour in various solvents were characterized by NMR, TGA, DSC, and SEM. P(norbornene)60-b-p(norbornenyl-decaborane)40 polymers showed lamellar morphology patterns when slowly evaporated from chloroform. Based on results and the SEM images, a few of these diblock copolymers were used as ceramic precursors and pyrolyzed to elevated temperatures forming boron nitride and boron carbonitride nano-ordered ceramics

Die Arbeit umfasst zum einen Untersuchungen zu hochhalogenierten 1-Aminocarba-closo-dodecaboraten, zum anderen Untersuchungen zu hochfluorierten Aminocarba-closo-dodecaboraten mit einer an ein Boratom gebundenen Amino-Funktion. Außerdem wurden im diesem Zuge closo-Undecaborat-Cluster untersucht, da diese als interessante Ausgangsverbindungen für funktionalisierte {CB11}-Derivate eingesetzt werden können. / In this work a number of nido- and closo-undecaborates are presented that can be used as potential precursors for Aufbau reactions of {closo-1-CB11} derivatives. One part deals with derivatives having one or more cyano groups bound to boron, such as salts of [7-NC-nido-B11H12]2–,[58] the synthesis of which was optimmized in this work. ...

Ein wesentliches Ziel dieser Arbeit war die Synthese von mehrfach funktionalisierten Carba-closo-dodecaborat-Anionen, um lineare Bausteine für höhermolekulare Netzwerke zu generieren. Speziell funktionelle Gruppen, die entweder zwei Koordinationstellen aufweisen oder weitere Funktionalisierungen ermöglichen, stehen im Fokus. Des Weiteren soll die Koordinationschemie von Carba-closo-dodecaborat-Anionen mit Ethinylgruppen am antipodalen Boratom, besonders in Hinsicht auf die Bildung von Münzmetall(I)-Komplexen untersucht werden. Im Rahmen dieser Themengebiete wurden zahlreiche zweifach funktionalisierte Derivate des Carba-closo-dodecaboratanions synthetisiert. Drei ausgewählte Anionen sind in Abbildung 141 gezeigt. Überdies wurde mit der Synthese von [1-H2CHCC(O)NH-closo-1-CB11H11]- gezeigt, dass die Aminofunktion derivatisiert werden kann. Diese Resultate ermöglichen die Synthese einer breiten Palette an linearen Bausteinen, beispielsweise für die Verwendung als Linker in höhermolekularen Netzwerken.Zudem wurden Bausteine synthetisiert, welche über Wasserstoffbrücken-bindungen lineare Stränge bilden . Aufgrund des, für Carboxylgruppen selten beobachteten Motivs von tetrameren Einheiten mit dem Graph-Set-Deskriptor [R44(16)] sticht die Struktur von [1-HO(O)C-12-HCC-closo-1-CB11H10]- besonders hervor, da normalerweise für Carbonsäuren die Bildung von Dimeren bevorzugt ist.[129-131] Die maximale Länge des tetrameren, cyclischen Bausteins beträgt 2.24 nm. Das Anion [1-H2N(O)C-12-HCC-closo-1-CB11H10]- bildet einen linearen Strang mit einer Länge von 2.10 nm, welcher an beiden Enden funktionelle Gruppen trägt. Ein interessantes Einsatzgebiet von derartigen Verbindungen ist wiederum die Verwendung als Liganden im Bereich von Münzmetall(I)-Komplexen, wie sie beispielsweise von Himmelspach et al.[87] synthetisiert wurden, wobei in diesem Fall über das Wasserstoffbrückenbindungsmotiv ein Verknüpfungspunkt vorhanden wäre, um höhermolekulare Netzwerke zu bilden. Des Weiteren wurde der elektronische Einfluss verschiedener funktioneller Gruppen auf die Polarisierung der Alkinylfunktion über das {closo-CB11}-Gerüst untersucht. Die Differenzen der experimentellen und berechneten chemischen Verschiebungen der Alkinylresonanzen stehen in linearem Zusammenhang mit der berechneten Differenz der NBO-Ladung des entsprechenden Clusters, wie Abbildung 143 zu entnehmen ist. Im Vergleich mit in 1,4-Position substituierten Derivaten von Benzol und Bicyclo[2.2.2]oktan wird deutlich, dass bei dem Carba-closo-dodecaborat-Anion in größerem Maße induktive Effekte eine Rolle spielen, aber zu einem gewissen Teil auch mesomere Effekte über das {closo-1-CB11}-Gerüst vermittelt werden. Dementsprechend ist das Carba-closo-dodecaborat-Anion zwischen den beiden Extremfällen Benzol - mit dominierenden mesomeren Effekten - und Bicyclo[2.2.2]oktan - mit reinen induktiven Effekten - einzuordnen.Durch die Verwendung ausgewählter funktionalisierter Pyridinderivate wurde ein breites Spektrum unterschiedlicher AgI-Cluster synthetisiert. Mit Pyridin und 4-Me-Pyridin ist die Struktur im Festkörper ein Oktaeder. Bei Verwendung von 4 tBu-Pyridin wird neben eines, auf einer Seite geöffneten Oktaeders, auch ein stark verzerrtes geschlossenes Oktaeder beobachtet. Wird 4-F3C-Pyridin als Ligand verwendet, werden je nach Reaktionstemperatur zwei verschiedene geometrische Grundgerüste im Festkörper erhalten. Bei Temperaturen über 20 °C wird ein Oktaeder und bei Temperaturen unter 15 °C ein Dekaeder aus AgI-Ionen im Festkörper gebildet. Bei Einsatz von 3,5-Me-Lutidin hingegen formt sich eine pentagonale Bipyramide.Diese Komplexe phosphoreszieren bei Raumtemperatur, was für diese Verbindungsklasse sehr selten beobachtet wird. Des Weiteren konnten Informationen hinsichtlich der Struktur-Eigenschafts-Beziehung solcher Komplexe erhalten werden, so wird die Quantenausbeute der einzelnen Komplexe maßgeblich von der Struktur beeinflusst wird. Während das am häufigsten beobachtete geometrische Grundgerüst das Oktaeder ist und die Quantenausbeuten für diese Serie von Clustern in einem Bereich zwischen 0.01 und 0.14 liegen, wird bei Verwendung von 3,5-Me2-Lutidin als Ligand eine pentagonale Bipyramide gebildet, die sich darüber hinaus mit einer Quantenausbeute von 0.76 deutlich von allen anderen bislang synthetisierten Komplexen hervorhebt. Mit den eben erwähnten Silber(I)-Komplexen wurden Ergebnisse bei Umsetzungen mit halogenidhaltigen Salzen erhalten. Auch hier wurden Unterschiede bei den verschiedenen Liganden beobachtet und bei Verwendung von 3,5-Me2-Lutidin wurden, in Abhängigkeit der verwendeten Kationen der eingesetzten Halogenid-Salze, unterschiedliche Komplexe erhalten. Im Falle des [Et4N]+-Kations bleibt die pentagonale Bipyramide erhalten und [Et4N][Ag7(12-CC-closo-1-CB11H11)4(3,5-Me2-C5H3N)9] bildet sich, während bei Verwendung des [Ph4P]+-Kations [Ph4P][Ag7(12-CC-closo-1-CB11H11)4(3,5-(Me)2C5H3N)13] erhalten wird und die Struktur im Kristall ist mit der von [Ag(C5H5N)4][(Ag7(12-CC-closo-1-CB11H11)4(C5H5N)11] verwandt. Die Struktur-Eigenschaft-Beziehung der Komplexe wird hierbei bestätigt, da für beide Komplexe sehr unterschiedliche Quantenausbeuten gemessen werden. Der Cluster mit dem pentagonal bipyramidalen Aufbau [Et4N][Ag7(12-CC-closo-1-CB11H11)4(3,5-Me2-C5H3N)8] hat eine Quantenausbeute von 0.23 gemessen, während die Quantenausbeute im Fall von [Ph4P][Ag7(12-CC-closo-1-CB11H11)4(3,5-(Me)2C5H3N)13] nur 0.04 beträgt. Dies belegt, dass die Struktur des AgI-Clusters im Festkörper die Lumineszenzeigenschaften maßgeblich bestimmt. Des Weiteren wurden verschiedene Münzmetallkomplexe mit Carboranyl-ethinyl- und Triphenylphosphan-Liganden synthetisiert . Auch diese Komplexe lumineszieren bei Bestrahlung mit UV-Licht. Im Falle des gemischten Komplexes {12-(Ph3PAu)((Ph3P)2Ag)]-CC-closo-1-CB11H11} konnte die Quantenausbeute auf 0.39 im Vergleich zu den reinen AgI- und AuI-Verbindungen erhöht werden. In diesen Fällen liegt die Quantenausbeute bei lediglich 0.01 beziehungsweise 0.02. / The synthesis of difunctionalized carba-closo-dodecaborate anions was an essential aim of this work in order to form linear building blocks for the use in molecular frameworks. The focus was on functional groups with two coordination centers or the ability for further functionalization. Furthermore, of major interest was the coordination chemistry of alkyne-functionalized carba-closo-dodecaborate anions regarding their ability to form coinage metal complexes. As a part of this work numerous difunctionalized complexes were synthesized.Moreover, linear building blocks with the ability to form linear assemblies due to hydrogen bonding were prepared. At this point the structure of [1-HO(O)C-12-HCC-closo-1-CB11H10]- has to be highlighted because of the formation of a tetrameric unit with the graph-set-descriptor [R44(16)] and a maximum length of 2.24 nm. Furthermore, the structure of [1-H2N(O)C-12-HCC-closo-1-CB11H10]- in the solid state is a dimeric unit with a length of 2.10 nm and two coordination centers at both ends. The electronic influence of different functional groups was studied regarding their effect on the polarisation over the {closo-CB11} cage of the alkyne function. The experimental and calculated values of D[d(13CCC)] show a linear correlation with the corresponding calculated NBO charges (Figure 3). A comparison with functionalized derivatives of benzene and bicyclo[2.2.2]octane shows that inductive and mesomeric effects are transported over the {closo-CB11} cage. The mesomeric effects play a minor role, therefore, the {closo-CB11} cage has to be classified between benzene derivatives (with dominantly mesomeric effects) and derivatives of bicyclo[2.2.2]octane (with only inductive effects).A range of different AgI clusters (figure 4) was obtained by using selected derivatives of pyridine. In the solid state, the clusters form octahedra in the case of C5H5N and 4-Me-C5H4N. In the case of 4-tBu-C5H4N, an octahedron with one open side is observed, along with a distorted octahedron, in a 95:5 ratio. When 4-F3C-C5H4N is used as a ligand, two different complexes were obtained, depending on the reaction temperature. In contrast, the structure of [Ag(3,5-Me2-C5H3N)4][Ag7(12-CC-closo-1-CB11H11)4(3,5-Me2-C5H3N)10] is a pentagonal bipyramid.These clusters show phosphorescence at room temperature, which is rare for this class of complexes. Whereas the octahedron is the dominant motif in the solid state, for the complex [Ag(3,5-Me2-C5H3N)4][Ag7(12-CC-closo-1-CB11H11)4(3,5-Me2-C5H3N)10] a quantum yield of 0.76 is observed, which is markedly higher than those of other AgI clusters. The relation between the structure of the AgI clusters and their luminescence properties is verified by further reactions with halide salts. Two different complexes were obtained by reacting [Ag(3,5-Me2-C5H3N)4][Ag7(12-CC-closo-1-CB11H11)4(3,5-Me2-C5H3N)10] with [Et4N]Cl and [Ph4P]Br. The geometric framework of [Et4N][Ag7(12-CC-closo-1-CB11H11)4(3,5-Me2-C5H3N)8] remains a pentagonal bipyramid, whereas an octahedron is observed in the case of [Ph4P][Ag7(12-CC-closo-1-CB11H11)4(3,5-(Me)2C5H3N)13] (figure 5). Due to the structure of [Ph4P][Ag7(12-CC-closo-1-CB11H11)4(3,5-(Me)2C5H3N)13] the quantum yield (in this case 0.04) is significantly lower than the value of [Et4N][Ag7(12-CC-closo-1-CB11H11)4(3,5-Me2-C5H3N)8] (Phi = 0.23). Several coinage metal complexes were synthesized with carboranylalkynyl and triphenylphosphine ligands (figure 6). These complexes also show phosphorescence in the solid state. The quantum yield rises to 0.39 in the case of {12-[(Ph3PAu)((Ph3P)2Ag)]-CC-closo-1-CB11H11} whereas the values for the homonuclear metal complexes are very low (0.01-0.02).

Polyhedral boranes and carboranes have acquired their popularity for constructing meso and nano-size structures for an array of applications from pharmaceuticals to material science. These three-dimensional boranes range from 4 to 22 boron atom per molecules with delocalized bonding analogous to aromatic compounds. The unique vibrational spectroscopy of the BH function allows for possible application of these species to bioimaging. Silver nanoparticles functionalized with ortho-carboranes have been reported for bioimaging using Surface-enhanced Raman scattering (SERS). The silver nanoparticles were functionalized with antibodies specific to cancer cell receptors. Bonding thiol-substituted carboranes to these particles allowed for observation of enhanced Raman signals as the imaging mode. Here, attempts to synthesize second generation carborane molecules with additional Raman-active group such as nitrile were conducted. Hybrid diblock copolymers have the ability to self-assemble in different morphological patterns depending on the type and ratio of monomers and the compatibilities in various solvents. Linear hybrid diblock copolymers were synthesized by ring-opening metathesis polymerization (ROMP) reactions with norbornenyl-based decaborane and various amounts of norbornene and norbornenyl-ester derivative monomers. Their self-assembly behaviour in various solvents were characterized by NMR, TGA, DSC, and SEM. P(norbornene)60-b-p(norbornenyl-decaborane)40 polymers showed lamellar morphology patterns when slowly evaporated from chloroform. Based on results and the SEM images, a few of these diblock copolymers were used as ceramic precursors and pyrolyzed to elevated temperatures forming boron nitride and boron carbonitride nano-ordered ceramics

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Polyhedral boranes and carboranes have acquired their popularity for constructing meso and nano-size structures for an array of applications from pharmaceuticals to material science. These three-dimensional boranes range from 4 to 22 boron atom per molecules with delocalized bonding analogous to aromatic compounds. The unique vibrational spectroscopy of the BH function allows for possible application of these species to bioimaging. Silver nanoparticles functionalized with ortho-carboranes have been reported for bioimaging using Surface-enhanced Raman scattering (SERS). The silver nanoparticles were functionalized with antibodies specific to cancer cell receptors. Bonding thiol-substituted carboranes to these particles allowed for observation of enhanced Raman signals as the imaging mode. Here, attempts to synthesize second generation carborane molecules with additional Raman-active group such as nitrile were conducted. Hybrid diblock copolymers have the ability to self-assemble in different morphological patterns depending on the type and ratio of monomers and the compatibilities in various solvents. Linear hybrid diblock copolymers were synthesized by ring-opening metathesis polymerization (ROMP) reactions with norbornenyl-based decaborane and various amounts of norbornene and norbornenyl-ester derivative monomers. Their self-assembly behaviour in various solvents were characterized by NMR, TGA, DSC, and SEM. P(norbornene)60-b-p(norbornenyl-decaborane)40 polymers showed lamellar morphology patterns when slowly evaporated from chloroform. Based on results and the SEM images, a few of these diblock copolymers were used as ceramic precursors and pyrolyzed to elevated temperatures forming boron nitride and boron carbonitride nano-ordered ceramics

Ein wesentliches Ziel dieser Arbeit war die Durchführung von regioselektiven Deborierungsreaktionen von 1,7-Dicarba-closo-dodecaboranen sowie die Herstellung von polyfunktionalisierten meta-Carboran-Derivaten. Die synthetisierten {nido-7,9-C2B9}- und {closo-1,7-C2B10}-Derivate und ausgewählte ortho-Carboran-Derivate wurden nach erfolgter Kumada-artiger Kreuzkupplungsreaktion bzgl. ihrer Koordinationschemie untersucht. Die ethinylfunktionalisierten Borcluster wurden als Edukte für die Herstellung von Gold(I)-Komplexen genutzt. Weitere Ziele dieser Arbeit waren außerdem die Synthese und umfassende Charakterisierung des gemischten Fluorohydridoborat-Anions [BHF3]− und der carboranylsubstituierten Borat-Anionen [1-HF2B-closo-1,2-C2B10H11]− und [1-HF2B-9,12-I2-closo-1,2-C2B10H9]− sowie die Untersuchung hinsichtlich ihrer Folgechemie. / An essential aim of the presented work was the investigation of regioselective deboronation reactions of 1,7-dicarba-closo-dodecaboranes as well as the preparation of poly-functionalized meta-carboranes. After the {nido-7,9-C2B9}-, {closo-1,7-C2B10}- and selected ortho-carborane derivates were prepared by a Kumada-type cross coupling reaction, the behaviour of these compounds in coordination chemistry was examined. The ethynyl-functionalised boron clusters were used as educts for the preparation of gold(I) complexes. Further objectives of this work were the synthesis and complete characterisation of the mixed fluorohydridoborate anion [BHF3]− and of the carboranyl substituted anions [1-HF2B-closo-1,2-C2B10H11]− and [1-HF2B-9,12-I2-closo-1,2-C2B10H9]− and in further applications in syntheses.