Die vorliegende Arbeit beschreibt die Präparation von Pt-Fe/SiO2-Katalysatorproben für die selektive Flüssigphasenhydrierung von Zimtaldehyd. Während der Herstellung wurden die Proben ausschließlich einer Reduktion bei 350 °C oder einer anschließenden Reduktion bei 750 °C unterworfen. Die präparierten Materialien wurden mit den Methoden ICP-OES, Laserbeugung, N2-Physisorption, XRD, TEM, SQUID und TPR/O charakterisiert. Daneben wurden Chemisorptions-Untersuchungen mit den Adsorptiven H2, O2 und CO durchgeführt. Infolge der angewandten Reduktionstemperatur von 750 °C konnte exemplarisch die Ausbildung von Metallpartikeln der Überstrukturphase nachgewiesen werden. Die katalytische Austestung der Materialien erfolgte in diskontinuierlich betriebenen Hydrierautoklaven. Hierbei stand die wertschöpfende Umsetzung zum Zimtalkohol im Vordergrund. Die Verwendung von Katalysatorproben, die Überstrukturphasen des Systems Fe-Pt aufweisen, führte nicht zu einer signifikanten Selektivitätsverbesserung zum Zielprodukt Zimtalkohol. Optimale Zimtalkohol-Ausbeuten ließen sich für Katalysatorproben erreichen, deren Metallpartikel nominelle Fe-Anteile von 30 bis 40 Mol.-% aufwiesen.

Durch Biotemplating mit bakteriellen Oberflächenproteinen, sogenannten S-Layer Proteinen können Metallcluster mit einer definierten Größe und Verteilung auf verschiedensten Oberflächen abgeschieden werden. Damit eröffnet sich die Möglichkeit der gezielten Präparation heterogener Katalysatoren. Mit der Kalorimetrie sollen die katalytischen Eigenschaften von mit Platin belegten S-Layer Präparationen am Beispiel der Kohlenmonoxidoxidation vorgestellt werden. Es werden geträgerte Katalysatoren und katalytisch aktive Schichten untersucht. Der Fokus liegt bei den Katalysatorschüttungen auf der Charakterisierung der katalytischen Eigenschaften und resultierend daraus auf einer Optimierung der Präparation. Für die Untersuchungen der katalytisch aktiven Schichten muss im Unterschied zu den Katalysatorschüttungen eine neuartige miniaturisierte Anordnung auf der Basis von Pt 1000 Widerstandsthermometern entwickelt werden. Dabei werden auch Parameter, die für eine spätere sensorische Applikation von Bedeutung sind, untersucht.

In vorliegender Arbeit wurden Katalysatoren für die heterogen katalysierte Selektivhydrierung von kurzkettigen alpha,beta-ungesättigten Aldehyden, im besonderen Crotonaldehyd, zu den ungesättigten Alkoholen entwickelt und optimiert. Dabei erwiesen sich SMSI-Katalysatoren (Pt/TiO2, Ir/TiO2) und bimetallische Katalysatoren (Pt-Sn/TiO2, Pt-Sn/Al2O3, Pt-Fe/TiO2) als am geeignetsten. Diese Katalysatoren wurden durch Ionenaustausch-, Incipient-Wetness-, Controlled-Surface-Reaction-Methode bzw. Immobilisierung von Pt- und Pt/Sn-Kolloiden als Präparationstechniken hergestellt. Als Einflußgrößen auf die Hydrierung wurden Metallgehalt, Dispersität, Gehalt und Oxidationsstufe des Zweitmetalls, die Titandioxid-Modifikation der Träger sowie das Desaktivierungsverhalten untersucht. Als Charakterisierungsmethoden für die Katalysatoren wurden hauptsächlich ICP-AES, N2-Physisorption, XRD, ESR, HRTEM, H2- und CO-Chemisorption sowie XPS genutzt. Die höchste Ausbeute an Crotylalkohol wurde mit 40% an einem 1,20Pt/TiO2(P*)-Kolloidkatalysator im SMSI-Zustand erreicht.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese, dem Reaktionsverhalten, den Festkörperstukturen und den elektronischen Eigenschaften von neuartigen Übergansmetall-komplexen der Gruppen 4, 8 und 10 des Peridoensystems der Elemente. Die Arbeit befasst sich unter anderem mit der Darstellung von Alkyloxy- und Aryloxy-substituierten Titanocenverbindungen des Typs [Ti](Cl)(OR) {[Ti] = (C5H5SiMe3)2Ti; R = organischer Rest). Mittels cyclovoltammetrischer Experimente und anhand von Festkörpestrukturen wird der elektronische Einfluss der organischen Reste auf das Metallzentrum untersucht. Weiterhin befasst sich die Arbeit mit der Synthese von in para-Position substituierten NCN-Pincerverbindungen. Durch die Wahl des Substituenten in para-Postition sowie des Übergangsmetalls der Gruppe 10 des Periodensystems der Elemente ist es möglich, verschiedenartig gerichtete polymere Strukturen zu bilden. Ein weiterer Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit liegt in der Synthese und Untersuchung der elektronischen Eigenschaften von NCN-Pincer-substituierten Ferrocenen. Der Einfluss der NCN-Pincer auf die Elektronendichte des Ferrocens wird bestimmt sowie die Eignung derartiger Systeme als elektrochemische Sensoren zur molekularen Erkennung von Schwefeldioxid wird untersucht.

Techn. Universiẗat, Diss., 2004--Darmstadt.

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Präparation von Pt-Fe/SiO2-Katalysatorproben für die selektive Flüssigphasenhydrierung von Zimtaldehyd. Während der Herstellung wurden die Proben ausschließlich einer Reduktion bei 350 °C oder einer anschließenden Reduktion bei 750 °C unterworfen. Die präparierten Materialien wurden mit den Methoden ICP-OES, Laserbeugung, N2-Physisorption, XRD, TEM, SQUID und TPR/O charakterisiert. Daneben wurden Chemisorptions-Untersuchungen mit den Adsorptiven H2, O2 und CO durchgeführt. Infolge der angewandten Reduktionstemperatur von 750 °C konnte exemplarisch die Ausbildung von Metallpartikeln der Überstrukturphase nachgewiesen werden. Die katalytische Austestung der Materialien erfolgte in diskontinuierlich betriebenen Hydrierautoklaven. Hierbei stand die wertschöpfende Umsetzung zum Zimtalkohol im Vordergrund. Die Verwendung von Katalysatorproben, die Überstrukturphasen des Systems Fe-Pt aufweisen, führte nicht zu einer signifikanten Selektivitätsverbesserung zum Zielprodukt Zimtalkohol. Optimale Zimtalkohol-Ausbeuten ließen sich für Katalysatorproben erreichen, deren Metallpartikel nominelle Fe-Anteile von 30 bis 40 Mol.-% aufwiesen.

The synthesis of N-heterocyclic carbene precursors based on the hexahydroimidazo[1,5-a]pyridine and their corresponding cyclometalated platinum(II) carbene complexes is reported. All compounds are fully characterized by standard techniques and additionally X-ray structures could be obtained for three complexes. The photophysical properties of these platinum complexes were investigated by absorption and photoluminescence measurements. All complexes showed strong phosphorescence at room temperature in the sky-blue area with quantum yields of up to 71 %. Additionally, their electrochemical properties were examined by voltammetry experiments. All results were rationalized by quantum chemical DFT calculations (PBE0/6-311G*).

Nanoparticles were synthesized and modified for target drug delivery. The research involved the aqueous synthesis of near infrared (NIR) sensitive Au-Au₂S nanoparticles. An anti-cancer drug (<i>cis-platin</i>) was subsequently adsorbed onto the Au-Au₂S nanoparticle surface via the 11-mercaptoundecanoic acid layers. The results showed that the degree of adsorption of cis-platin onto Au-Au₂S nanoparticles was controlled by the pH value of solution, and the rate of drug release was sensitive to NIR irradiation. The results of the synthesis, drug-release properties and nanoparticle-cell interactions will be discussed. / Singapore-MIT Alliance (SMA)

Die Dissertation verfolgt die Fragestellung biologische Materialien in herkömmlichen elektronischen Strukturen einzusetzen. Im Verlauf der Darstellung werden deshalb die elektrischen Eigenschaften von DNA mit Hinblick auf diesen Einsatz untersucht. Dabei wird zunächst gezeigt, dass sich native DNA durch seine geringe elektrische Leitfähigkeit wahrscheinlich nicht für einen Einsatz in elektronischen Stromkreisen eignet. Deswegen wird ein alternativer Ansatz entwickelt, bei dem DNA zur Assemblierung von dünnen Metalldrähten verwendet wird. Es wird ein Verfahren entwickelt, mit dem Palladium- und Platincluster mit einer Größe von 3 nm auf der DNA erzeugt werden können. Durch die weitere Anlagerung von Metall gelang die kontinuierliche Bedeckung der DNA mit Metall. Im Ergebnis entstehen metallische Clusterketten und Nanodrähte mit einem Durchmesser von 20 bis 100 nm und mehreren Mikrometern Länge. Diese metallischen Strukturen wurden erfolgreich zwischen zwei Goldkontakte integriert. Bei den Messungen konnte eine gute elektrische Leitfähigkeit mit linearer Strom-Spannungsabhängigkeit beobachtet werden. Damit sind diese Strukturen als Verbindungselemente in Schaltkreisen geeignet und somit kann DNA in einem Schaltkreis als strukturgebendes Element für die Assemblierung von Metalldrähten Verwendung finden. Die Anwendungsmöglichkeiten der in dieser Arbeit entwickelten DNA-Metallisierung erstrecken sich jedoch nicht nur auf den technologischen Bereich. Insbesondere konnten in den erzeugten Nanostrukturen Quanteneffekte der schwachen Lokalisierung und Elektron-Elektron-Wechselwirkung nachgewiesen werden. Diese Phänomene führen bei tiefen Temperaturen zu einem Widerstandsanstieg mit sinkender Temperatur. Grund für dieses Verhalten sind die geringen Abmessungen der Probe und eine stark gestörte innere Struktur der Nanodrähte. Damit erscheint die Assemblierung von nanoskaligen Strukturen auf einem biologischen Template als realistisches Konzept zur Untersuchung von Quantenphänomenen kleinster Strukturen.

The synthesis and reaction chemistry of trans-(PPh3)2Pd(C6H4-4-I)(X) (X = I, OTf) is discussed. Treatment of trans- (PPh3)2Pd(C6H4- 4-I)(OTf) with bidentate Lewis-bases (N)N), such as pz, bipy, C5H4N-4-CN, (C6H4-4-CN)2 or C6H4-1,4-CN produces, depending on N)N, mono- or bimetallic species of type [trans- (PPh3)2Pd(C6H4-4-I)(N)N)]+ or [trans-(Ph3P)2(C6H4- 4-I)Pd N)N Pd- (PPh3)2(C6H4-4-I)]2+. These new complexes rearrange in the solution to give [trans-[(Ph3P)2Pd(C6H4-4-PPh3)(N)N)]2+ (N)N = C4H4N2, C5H4N-4-CN, NaC-4-C5H4N) and [trans-[(Ph3P)2(C6H4-4-PPh3)- Pd N)N Pd(PPh3)2(C6H4-4-PPh3)]4+ (N)N = C6H4-1,4-(CN)2, (C6H4-4- CN)2) along with {[(Ph3P)2(Ph3P-4-C6H4)Pd -(µ-I)]2}2+. The mechanism is elucidated. The latter species are rigid-rod structured. The preparation of mono- and homo-bimetallic palladium complexes of type [(Me(O)CS-4-C6H4)(PPh3)2Pd -(N)N)]+ and {[(Me- (O)CS-4-C6H4)(PPh3)2Pd]2(N)N)} 2+ (N)N = pz, bipy, C5H4N-4-CN, (C6H4-4-CN)2, C6H4-1,4-CN) is reported. The formation of the mono- or bimetallic species depends on the size of the Lewis bases N)N. The use of these molecules as molecular wire is discussed. The synthesis of homo-bimetallic palladium molecular wire complexes of type {[(Me(O)CS-4-C6H4-C6H4)(PPh3)2Pd]2(N)N)}2+ is described. The structural aspects of these complexes in the solid-state by single X-ray crystallography is discussed. The synthesis, characterization and electrochemical properties of a new series of homo-bimetallic palladium and platinum complexes of type [Me(O)CS-NCN-M]2(N)N) (NCN = [C6H2(CH2NMe2)2- 2,6)]-) is described. The effect of the para-substituent of the functionalized thio-acetyl NCN ligand on the electrochemical properties of the incorporated platinum center is discussed. The selective synthesis of acetylene and acyl-thiol endcapped heterobimetallic organometallic pi-tweezer of type {[Ti](µ-sigma,pi-CCR)2}CuS-C6H4-4-R ([Ti] = (eta5-C5H4SiMe3)2Ti; R = SiMe3; R = CCH,R = SC(O)Me) succeeds by the reaction of {[Ti](CCR)2}CuCH3 with equimolar amounts of Me(O)CSC6H4-4-CCH or the dithiol C6H4-1,4-(SC(O)Me)2. Binuclear (µ-RSe)(µ sigma,pi CCPh)Fe2(CO)6 can be prepared by treatment of RSe-CCPh (R = Et, nBu, Ph, 2,4,6-Me3C6H2) with Fe2(CO)9 in tetrahydrofuran at room temperature. In solution two isomers exist, depending on the position of the lone-pair of electrons present at selenium (axial or equatorial, respectively). Nucleophilic addition of P(OiC3H7)3 to (µ-RSe)- (µ -sigma,pi CCPh)Fe2(CO)6 affords vinylidene- and dimetallacylobutene- bridged complexes Fe2(CO)6(µ-Se(2,4,6-Me3C6H2)(µ-eta1C=C(Ph)- (P(OiC3H7)3) and [Fe2(CO)6(µ-Se(2,4,6-Me3C6H2)-(µ -eta1:eta1(Ph)C=C- {P(OiC3H7)3). The isolated complexes were characterized by multinuclear NMR (1H, 13C{1H}, and 31P{1H}, elemental analysis, FT-IR, and single x-ray crystallography. / Ein Ziel der Arbeit war die Synthese von trans-(PPh3)2Pd(C6H4-4-I)(X) (X = I, OTf) und Untersuchungen zu dessen Reaktionsverhalten. Die Zugabe von zweizähnigen Lewis-Basen (N)N), wie z.B. pz, pz, bipy, C5H4N-4-CN, (C6H4-4-CN)2 oder C6H4-1,4-CN ergibt, abhängig von (N)N), mono- oder bimetallische Spezies vom Typ [trans-(PPh3)2Pd(C6H4-4-I)(N)N)]+ oder [trans-(Ph3P)2(C6H4-4-I)Pd N)N Pd-(PPh3)2(C6H4-4-I)]2+. Diese in Lösung instabilen Komplexe reagieren weiter zu [trans-[(Ph3P)2Pd(C6H4-4-PPh3)(N)N)]2+ (N)N = C4H4N2, C5H4N- 4-CN, NC-4-C5H4N) oder [trans-[(Ph3P)2(C6H4-4-PPh3)Pd N)N Pd(PPh3)2-(C6H4-4- PPh3)]4+ (N)N = C6H4-1,4-(CN)2, (C6H4-4-CN)2) zusammen mit {[(Ph3P)2(Ph3P-4- C6H4)Pd(µ-I)]2}2+. Der Mechanismus dieser Reaktionsfolge wurde aufgeklärt. Diese Komplexe besitzen eine starre, lineare Struktur, welche unter anderem mittels Röntgeneinkristallstrukturanalyse ermittelt wurde. Weiterhin wird über die Darstellung von mono- und homobimetallischen Palladium-Komplexen vom Typ [(Me(O)CS-4-C6H4)(PPh3)2Pd(N)N)]+ und {[(Me- (O)CS-4-C6H4)(PPh3)2Pd]2(N)N)}2+ (N)N = pz, bipy, C5H4N-4-CN, (C6H4-4-CN)2, C6H4-1,4-CN) berichtet. Die Bildung von homo- oder bimetallischen Spezies hängt von der Größe der Lewis-Base N)N ab. Die Anwendung dieser Moleküle als molekulare Drähte wird, zusammen mit der Festkörperstruktur zweier dieser Komplexe, diskutiert. Die Synthese von homobimetallischen Pd Komplexen vom Typ {[(Me(O)CS-4- C6H4-C6H4)(PPh3)2Pd]2(N)N)}2+ (molekulare Drähte) wird beschrieben. Die strukturellen Aspekte dieser Komplexe im festen Zustand werden diskutiert Die Synthese, Charakterisierung und elektrochemischen Eigenschaften einer neuen Serie von homobimetallischen Pd und Pt Komplexen vom Typ [Me(O)CSNCN- M]2(N)N) (NCN = [C6H2(CH2NMe2)2-2,6)]-) wird beschrieben. Der Effekt des para-Substituenten der funktionalisierten Thioacetyl-NCN Liganden auf die elektrochemischen Eigenschaften des komplexierten Pt wird diskutiert. Die selektive Synthese von Alkinyl- und Thioacetyl-funkionalisierten heterobimetallischen metallorganischen pi-Pinzetten-Komplexen vom Typ {[Ti](µ-sigma,pi-CCR)2}CuS-C6H4-4-CCH und {[Ti](µ-sigma,pi-CCR)2}CuS-C6H4-4-SC(O)Me ([Ti] = (eta5-C5H4SiMe3)2Ti; R = SiMe3, R = tBu) erfolgt durch die Reaktion von {[Ti](CCR)2}CuCH3 (R = SiMe3, R = tBu) mit äquimolaren Mengen an Me(O)CS-1- C6H4-4-CCH oder des Dithiols C6H4-1,4-(SC(O)Me)2. Im Vorgang dieser Reaktion wird Aceton gebildet. Zweikernige (µ-RSe)(µ sigma,pi CCPh)Fe2(CO)6 Komplexe können durch die Umsetzung von RSe-CCPh (R = Et, nBu, Ph, 2,4,6-Me3C6H2) mit Fe2(CO)9 in Tetrahydrofuran bei 20 °C dargestellt werden. In Lösung liegen, in Abhängigkeit von der Position des freien Elektronenpaares am Selen (axial oder äquatorial), zwei Isomere vor. Addition von P(OiC3H7)3 zu (µ-RSe)(µ sigma,pi CCPh)Fe2-(CO)6 ergibt Vinyliden- Fe2(CO)6(µ-Se(2,4,6-Me3C6H2)-(µ-eta1 C=C-(Ph)(P(OiC3H7)3) und Dimetallacyclobuten- verbrückte Komplexe der Art [Fe2(CO)6(µ-Se(2,4,6-Me3C6H2)-(µ-eta1:eta1- (Ph)C=C{P(OiC3H7)3). Die isolierten Komplexe wurden durch die Elementaranalyse, spektroskopisch (1H, 13C{1H}, 31P{1H} NMR; IR) und die Röntgeneinkristallstrukturanalyse charakterisiert.