Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, erstmals einen Komplex mit einem verbrückenden Phosphanliganden darzustellen. Dies sollte ausgehend von den zweikernigen Rhodiumkomplexen des Typs [Rh2XX’(CPh2)2(SbR3)] und geeigneten Phosphanen erreicht werden. Es galt zunächst, eine möglichst große Palette von Stiban-verbrückten Verbindungen zu synthetisieren und ihr chemisches Verhalten im Allgemeinen und im Hinblick auf das gesteckte Ziel insbesondere ihre Reaktivität gegenüber Phosphanen zu studieren. Die im eigenen Arbeitkreis synthetisierten Komplexe [Rh2XX’(CPh2)2(SbiPr3)] (X, X’ = Cl, acac) reagieren mit CNtBu, SbEt3 oder Sb(CH2Ph)3 unter Substitution des SbiPr3-Liganden, wobei die Zweikernstruktur erhalten bleibt. Die Verbindungen [Rh2XX’(CPh2)2(SbiPr3)] [X = Cl, X’ = acac (7), acac-f3 (8), dpm (9); X = X’ = -acac (10), -dpm (11), Br (12), I (13)] können ausgehend von [Rh2Cl2(CPh2)2(SbiPr3)] und Na(acac), Na(acac-f3), Na(dpm), NaBr bzw. NaI dargestellt werden. Der Komplex 11 ist nur NMR-spektroskopisch charakterisiert. Stiban-verbrückte Carboxylatokomplexe sind durch Umsetzung von 10 mit CR3COOH (R = F, H) erhältlich. Mit äquimolaren Mengen an Säure bilden sich die gemischten Komplexe [Rh2(acac)X(CPh2)2(SbiPr3)] [X = O2CCF3 (14), O2CCH3 (15)]. Setzt man die Säure im Überschuß ein, so gelangt man zu den Bis(carboxylato)-Komplexen [Rh2X2(CPh2)2(SbiPr3)] [X = O2CCF3 (16), O2CCH3 (17)]. Die Struktur der Verbindung 17 ist röntgenographisch belegt. Ausgehend von den Verbindungen des Typs [Rh2XX’(CPh2)2(SbiPr3)], welche mindestens einen starken Chelatliganden wie acac, acac-f3 oder Acetat aufweisen, gelingt die Einführung der sterisch wenig anspruchsvollen Phosphane PMe3, PEt3 und PMe2Ph in eine semiverbrückende bzw. verbrückende Position. Die Verbindungen 18 und 21 sind kristallstrukturanalytisch charakterisiert. Während die PMe3- und PMe2Ph-Komplexe 21 und 40 in Lösung beständig sind und sich beim Erhitzen zersetzen, lagern sich die Komplexe [Rh2(acac)2(CPh2)2(PR3)] [R = Et (36), nBu (37)] in Lösung nahezu quantitativ in die gemischtvalenten Rh0-RhII-Verbindungen [(R3P)Rh(CPh2)2Rh(acac)2] [R = Et (38), nBu (39)] um. Der intramolekulare Reaktionsverlauf konnte durch kinetische Messungen bestätigt werden. Bei der Reaktion von 10 mit PMePh2 entsteht, ohne dass eine Phosphan-verbrückte Zwischenstufe nachweisbar ist, der Komplex [(MePh2P)Rh(CPh2)2Rh(acac)2] (41). Bei der Reaktion von 21 mit CO wird der PMe3-Ligand aus der verbrückenden auf eine terminale Position verdrängt und es bildet sich der Komplex 22, der einen verbrückenden Carbonylliganden aufweist. Analog zur Synthese der Stiban-verbrückten Carboxylatokomplexe 14 - 17 können auch die PMe3-Komplexe 26 - 28, die durch Stibansubstitution nicht zugänglich sind, ausgehend von 21 und einer äquimolaren Menge bzw. einem Überschuß CR3COOH (R = F, H) dargestellt werden. Bei der Umsetzung von 21 mit einem Äquivalent Essigsäure erhält man allerdings ein Gemisch, das den Komplex 27 als Hauptprodukt enthält. Im Unterschied zur Reaktion von 21 mit CR3COOH, wird bei der Umsetzung mit einem Überschuß Phenol nur ein acac-Ligand durch Phenolat ersetzt und die Verbindung 29 gebildet. Bei der Reaktion von 21 mit einem Moläquivalent Me3SiX (X = Cl, Br, I) erfolgt selektiv die Substitution eines acac-Liganden durch einen Halogenoliganden. Die Darstellung der Komplexe [{Rh2X2(CPh2)2(PMe3)}n] [X = Cl (32), Br (33), I (34)] gelingt durch Umsetzung von 21 mit einem großen Überschuß Me3SiCl bzw. mit 2 Äquivalenten Me3SiX (X = Br, I). Während der Dichloro-Komplex 32 im Kristall als dimere Einheit vorliegt besitzt der Diiodo-Komplex 34 eine zweikernige Struktur. Dies konnte kristallstrukturanalytisch belegt werden. Der PMe2Ph-Komplex 43 ist durch Umsetzung von 40 und der PEt3-Komplex 44 durch Umsetzung von 19 mit Me3SiCl im Überschuß erhältlich. Nicht nur sterisch wenig anspruchsvolle Trialkylphosphanliganden sind in der Lage, zwei Metallzentren zu verbrücken. So erhält man durch Umsetzung der Verbindungen [(R3P)Rh(CPh2)2Rh(acac)2] (R = iPr, Ph) mit HCl die Phosphan-verbrückten Komplexe [Rh2Cl2(CPh2)2(PR3)] [R = iPr (45), Ph (46)]. Die Darstellung des ersten Arsan-verbrückten Komplexes [Rh2(acac)2(CPh2)2(AsMe3)] (47) gelingt ausgehend von Verbindung 10 und AsMe3. Der verbrückende AsMe3-Ligand in 47 kann leicht durch SbiPr3, PEt3, PnBu3 oder PMe2Ph substituiert werden. Analog zum PMe3-Komplex 21 reagiert 47 mit einem Äquivalent Me3SiCl zum gemischten Komplex [Rh2(acac)Cl(CPh2)2(AsMe3)] (48) und mit einem großen Überschuss Me3SiCl zum Vierkernkomplex [{Rh2Cl2(CPh2)2(AsMe3)}2] (49). Die Struktur von 49 ist kristallographisch gesichert. / The aim of this thesis was to prepare for the first time a complex containing a phosphane ligand in a bridging position. This should be achieved starting from dinuclear rhodium complexes of the general composition [Rh2XX’(CPh2)2(SbR3)] and suitable phosphanes. At first, a series of stibane-bridged compounds should be prepared to investigate their chemical properties and in particular their reactivity towards phosphanes. The complexes [Rh2XX’(CPh2)2(SbiPr3)] (X, X’ = Cl, acac), which were previously prepared, react with CNtBu, SbEt3 and Sb(CH2Ph)3 resulting in the substitution of the SbiPr3 ligand. The dinuclear structure, however, is maintained. The compounds [Rh2XX’(CPh2)2(SbiPr3)] [X = Cl, X’ = acac (7), acac-f3 (8), dpm (9); X = X’ = acac (10), dpm (11), Br (12), I (13)] were prepared starting from [Rh2Cl2(CPh2)2(SbiPr3)] and NaX (X = acac, acac-f3, dpm, Br, I). Complex 11 has been characterized only by NMR spectroscopy. Stibane-bridged complexes containing carboxylato ligands can be obtained from 10 and CR3COOH (R = F, H) as starting materials. With equimolar amounts of acid the mixed complexes [Rh2(acac)X(CPh2)2(SbiPr3)] [X = O2CCF3 (14), O2CCH3 (15)] are formed. If an excess of acid is used, the bis(carboxylato) complexes [Rh2X2(CPh2)2(SbiPr3)] [X = O2CCF3 (16), O2CCH3 (17)] are formed. The molecular structure of 17 was confirmed by a X-ray crystal structure analysis. By using compounds of the general composition [Rh2XX’(CPh2)2(SbiPr3)], which contain at least one strong chelating ligand like acac, acac-f3 or acetate, the coordination of sterically less hindered phosphanes such as PMe3, PEt3 and PMe2Ph in a semibridging or bridging position is possible. Compounds 18 and 21 were crystallographically characterized. While the PMe3 and PMe2Ph complexes 21 and 40 are stable in solution and decompose only at higher temperatures, the complexes [Rh2(acac)2(CPh2)2(PR3)] [R = Et (36), nBu (37)] rearrange in solution nearly quantitatively to form the mixed-valence Rh0-RhII-compounds [(R3P)Rh(CPh2)2Rh(acac)2] [R = Et (38), nBu (39)]. The intramolecular mechanism of the reaction was confirmed by kinetic measurements. The reaction of 10 with PMePh2 leads to the formation of the complex [(MePh2P)Rh(CPh2)2Rh(acac)2] (41). An intermediate with a bridging phosphane unit could not be detected. By treatment of 21 with CO, the PMe3 ligand migrates from the bridging to a terminal position and a product containing a bridging carbonyl ligand is formed. Following the synthesis of the stibane-bridged carboxylato complexes 14 – 17, the corresponding trimethylphosphane complexes 26 - 28, which are not accessible by bridge-ligand exchange, can be prepared from 21 and either an equimolar amount or an excess of CR3COOH (R = F, H), respectively. The reaction of 21 with acetic acid in the ratio of 1:1 gives a mixture containing 27 as the major component. In contrast to the reaction of 21 with CR3COOH, treatment of 21 with an excess phenol results in the replacement of only one acac ligand and affords the unsymmetrical compound 29. The reaction of 21 with Me3SiX (X = Cl, Br, I) in the molar ratio of 1:1 leads to the substitution of one acac by one halogeno ligand. The preparation of the complexes [{Rh2X2(CPh2)2(PMe3)}n] [X = Cl (32), Br (33), I (34)] succeeds if 21 is treated with two equivalents of Me3SiX (X = Br, I) or with a large excess of Me3SiCl, respectively. As the X-ray diffraction investigation confirms the dichloro complex 32 is a dimer in the crystal. In contrast to 32 the diiodo complex 34 is a monomer. The phosphane-bridged complexes 43 and 44 can be obtained by treatment of 40 and 19 with an excess of Me3SiCl. Not only sterically less hindered trialkylphosphane ligands are able to bridge two metal centers. The has been proved by the preparation of the complexes [Rh2Cl2(CPh2)2(PR3)] [R = iPr (45), Ph (46)] from the mixed-valence compounds [(R3P)Rh(CPh2)2Rh(acac)2] (R = iPr, Ph) and HCl. The synthesis of the first arsane-bridged complex [Rh2(acac)2(CPh2)2(AsMe3)] (47) has been performed using 10 and AsMe3 as the precursers. The bridging AsMe3 ligand in 47 is readily displaced by SbiPr3, PEt3, PnBu3 or PMe2Ph. Similarly to the corresponding PMe3 complex 21, compound 47 reacts with one equivalent of Me3SiCl to afford the mixed complex [Rh2(acac)Cl(CPh2)2(AsMe3)] (48) in good yield. With a large excess of Me3SiCl the tetranuclear complex [{Rh2Cl2(CPh2)2(AsMe3)}2] (49) has been obtained, the structure of which was confirmed by a single crystal X-ray diffraction study.

by Andy Kwong Shun Tse. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 1995. / Includes bibliographical references (leaves 53-57). / ACKNOWLEDGMENTS --- p.i / ABBREVIATIONS --- p.ii / ABSTRACT --- p.iv / CONTENTS --- p.v / Chapter Part 1: --- Serendipitous Synthesis of Cobalt(III) and Rhodium (III) Porphyrin-phosphoryls / Chapter I. --- INTRODUCTION --- p.1 / Chapter II. --- RESULTS AND DISCUSSIONS --- p.6 / Chapter III. --- CONCLUSION --- p.28 / Chapter Part 2: --- Synthesis of Rhodium(III) Porphyrin-silyls / Chapter I. --- INTRODUCTION --- p.29 / Chapter II. --- RESULTS AND DISCUSSIONS --- p.32 / Chapter III. --- CONCLUSION --- p.41 / EXPERIMENTAL --- p.42 / REFERENCES --- p.53 / APPENDIX I-III --- p.58 / LIST OF SPECTRA --- p.61 / SPECTRA --- p.62

The research presented herein is concerned with the exploration of rhodium-catalysed addition reactions with organoboranes encompassing the 1,4-addition enolate protonation to benzyl acrylate esters, and the synthesis of chiral organoboranes for use in the synthesis of natural products Hermitamides A and B. Chapter 1 introduces the area of rhodium-catalysed conjugate addition as a tool for asymmetric synthesis. An extensive discussion of this methodology is included and recent advances in the area will be highlighted. In addition to this some recently published alternatives to organoboranes are outlined and their use in rhodium-catalysed chemistry documented. Chapter 2 discusses the tandem process of rhodium-catalysed conjugate addition enolate protonation, a recently observed asymmetric development. By using a novel route to benzyl acrylic esters the synthesis of α,α′-dibenzyl esters is achieved in excellent yields and selectivity. This study highlights the fact that when dealing with 1,1-disubstituted activated alkenes it is more difficult to produce enantioselective results as the chirality is determined in the protonation step and not during insertion. Some insights into the mechanism are proposed based on the outcomes observed. Chapter 3 describes the total synthesis of Lyngbic Acid and related structures Hermitamides A and B. Synthesis of these natural products are achieved by synthesis of an enantiopure organoborane species and its subsequent coupling via rhodium catalysis. Some interesting insights into the addition of alkenyl organoborane species to unsubstituted 1,1-activated alkenes are detailed. Chapter 4 describes the synthesis and characterisation for the compounds discussed in the previous chapters.

by Zhang Lirong. / "September 2006." / Thesis (Ph.D.)--Chinese University of Hong Kong, 2006. / Includes bibliographical references. / Electronic reproduction. Hong Kong : Chinese University of Hong Kong, [2012] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web. / Abstracts in English and Chinese.

Die regioselektive Funktionalisierung von Bio(makro)molekülen erfordert Reaktionen, die mit einem biologischen System weder interagieren noch interferieren. Bestimmte funktionelle Gruppen, wie Azide oder Alkine, sind unter physiologischen Bedingungen inert, kommen nicht in der Natur vor, lassen sich selektiv miteinander verknüpfen und sind nicht-toxisch gegenüber Zellen und Organismen. Für die Einführung metallbasierter Funktionalitäten in solche Zielstrukturen stellen Click-Reaktionen daher einen schnellen Zugang dar, wobei Reaktionen, die ohne Zusatz von Katalysator und bei Raumtemperatur ablaufen von besonderem Interesse sind. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher die „iClick“-Reaktion von Ruthenium-Azid-Komplexen der allgemeinen Formel [Ru(N3)(aren)(N-N)]+ mit bidentaten Stickstoffliganden sowie Rhodium-Azid-Komplexen der allgemeinen Formel [Rh(Cp*)(N3)(bpyR,R)]+ mit unterschiedlich substituierten 2,2‘-Bipyridin-Coliganden (R = OCH3, H, COOCH3) gegenüber elektronenarmen Alkinen zu untersuchen. Röntgenstrukturanalysen der resultierenden Triazolat-Komplexe sollten den Koordinationsmodus bestätigten, da die Produkte der Click-Reaktionen prinzipiell als zwei verschiedene Regioisomere auftreten können. Die [Rh(Cp*)(N3)(bpyR,R)]CF3SO3-Komplexe mit 2,2‘-Bipyridin (bpy), dem elektronenziehenden Ligand 4,4‘-Bis(methoxycarbonyl)-2,2′-bipyridin (bpyCOOCH3,COOCH3) sowie dem elektronenschiebenden Ligand 4,4’-Dimethoxy-2,2‘-bipyridin (bpyOCH3,OCH3) wurden aus den entsprechenden Rhodium-Chlorido-Komplexen durch Fällung des Halogenids mit Silbertrifluormethansulfonat und anschließender Umsetzung mit Natriumazid hergestellt. In Lösung waren diese Verbindungen jedoch nur begrenzt stabil, wobei der Komplex mit bpyOCH3,OCH3 am wenigsten empfindlich war, während [Rh(Cp*)(N3)(bpyCOOCH3,COOCH3)]CF3SO3 aufgrund der sehr schnellen Zersetzung nicht isoliert werden konnte. Die „iClick“-Reaktion der Rhodium-Azid-Komplexe mit 4,4,4-Trifluorobut-2-insäureethylester ergab dann aber die stabilen Triazolat-Komplexe [Rh(Cp*)(triazolatCF3,COOEt)(bpyR,R)]CF3SO3 in sehr guter Ausbeute. Die Ruthenium-Azid-Komplexe [Ru(N3)(N-N)(p­cym)]PF6 mit N-N = bpy, bpyCOOCH3,COOCH3, bpyOCH3,OCH3, Bipyrimidin (bpym) sowie Dipyrido[3,2­a:2',3'­c]phenazin (dppz) wurden ausgehend von den jeweiligen Ruthenium-Chlorido-Komplexen durch Fällung des Halogenid-Liganden mit Silbertrifluormethansulfonat und anschließender Umsetzung mit Natriumazid in guter bis moderater Ausbeute hergestellt. Um den Einfluss des Aren-Liganden zu untersuchen wurde außerdem der entsprechende Hexamethylbenzol-Komplex [Ru(N3)(bpy)(hmb)]CF3SO3 in moderater Ausbeute hergestellt. Alle [Ru(N3)(aren)(N-N)]X-Komplexe mit X = PF6- oder CF3SO3- wurden mittels 1H, 13C NMR- und IR-Spektroskopie, CHN-Analyse sowie ESI-Massenspektrometrie charakterisiert. Die „iClick“-Reaktion dieser Komplexe erfolgte mit 4,4,4-Trifluorobut-2-insäureethylester und teilweise auch mit Dimethylacetylendicaboxylat (DMAD) in sehr guter bis guter Ausbeute. Außerdem konnten für die Röntgenstrukturanalyse taugliche Einkristalle von [Ru(triazolatCF3,COOEt)(bpy)(hmb)]CF3SO3 und [Ru(triazolatCF3,COOEt)(bpyCOOCH3,COOCH3)(p­cym)]PF6 erhalten werden, die die N2-Koordination des Triazolat-Liganden an das Zentralatom bestätigten. Um diese als metallbasierte Marker einsetzen zu können, müssen die resultierenden Triazolat-Komplexe bei biologisch relevanten pH-Werten und gegenüber Ligandenaustausch, zum Beispiel mit den Aminosäureseitenketten von Proteinen, stabil sein. Durch HPLC-Untersuchungen an [Ru(triazolatCF3,COOEt)(bpy)(hmb)]CF3SO3 wurde gezeigt, dass dieser Komplex in wässriger Lösung über einen pH-Bereich von 1 bis 8 bei Raumtemperatur mindestens 24 h stabil ist. Außerdem konnte eine weitgehende Stabilität gegenüber Ligandenaustausch mit den Seitenketten der Aminosäuren L­Cystein, L-Histidin, L­Methionin und L-Glutaminsäure bei 37 °C über mindestens 72 h festgestellt werden. Insbesondere die Geschwindigkeit der „iClick“-Reaktion ist in einem biologischen Kontext von Bedeutung, da die Konjugationsreaktionen schneller ablaufen müssen als interessierende biologische Prozesse. Mittels HPLC und IR-Spektroskopie wurde für die „iClick“-Reaktion der Rutheniumazid-Komplexe [Ru(N3)(bpyR,R)(p-cym)]PF6 mit R = OCH3, H oder COOCH3 sowie [Ru(N3)(bpy)(hmb)]CF3SO3 mit einem Überschuss an 4,4,4-Trifluorobut-2-insäureethylester Geschwindigkeitskonstanten pseudoerster Ordnung im Bereich von 1 ­ 3*10-3 s-1 bestimmt. Außerdem war es mittels IR-Spektroskopie in Lösung möglich die Geschwindigkeits-konstante pseudoerster Ordnung für die „iClick“-Reaktion der Rhodiumazid-Verbindungen [Rh(Cp*)(N3)(bpyR,R)]CF3SO3 mit R = OCH3, H oder COOCH3 und 4,4,4-Trifluorobut-2-insäureethylester zu 2 ­ 4*10-3 s-1 zu ermitteln. Insgesamt zeigte sich, dass Komplexe mit elektronenreichen Coliganden schneller mit 4,4,4-Trifluorobut-2-insäureethylester reagieren als solche mit elektronenärmeren Liganden. Auch war die Geschwindigkeitskonstante für die Reaktion der Rhodium-Komplexe höher als für die Rutheniumverbindungen. Die Geschwindigkeitskonstanten zweiter Ordnung wurden aus der 19F NMR-spektroskopischen Untersuchung der Reaktion von 4,4,4-Trifluorobut-2-insäureethylester und [Ru(N3)(bpyR,R) (p-cym)]PF6 mit R = OCH3, H oder COOCH3 sowie [Ru(N3)(bpy)(hmb)]CF3SO3 bei 20 °C bestimmt. Bei annähernd gleichem Verhältnis von Alkin und Rutheniumazid-Komplexen wurden Geschwindigkeitskonstanten im Bereich von 1 - 2*10-2 L mol-1 s-1 erhalten. Diese sind größer als die der Staudinger-Ligation, aber kleiner als die der spannungsinduzierten Azid-Alkin Cycloaddition. Prinzipiell sollte damit also eine biologische Anwendung möglich sein. Außerdem wurde die Aktivierungsenergie der Reaktion von [Ru(N3)(bpy)(p­cym)]PF6 mit 4,4,4-Trifluorobut-2-insäureethylester aus der Untersuchung der Temperaturabhängigkeit im Bereich von -20 °C bis +20 °C mit VT-NMR zu 46.1 kJ mol-1 bestimmt. In den 19F NMR-Spektren des Reaktionsgemisches zeigte sich bei -20 °C neben dem Signal des N2-koordinierten Triazolats außerdem ein weiteres, das dem N1-Isomer zuzuordnen ist, welches bei Erwärmen jedoch wieder verschwand. In einer DFT-Rechnung wurde die Geometrie von [Ru(N3)(bpy)(hmb)]CF3SO3 optimiert. Dabei zeigte sich, dass nur etwa 25 – 30% aller Trajektorien angreifender Alkinmolekülen einen Zugang zum Azid ermöglichen, sodass die Reaktionsgeschwindigkeit um etwa einen Faktor vier niedriger liegen sollte als für nicht oder nur wenig abgeschirmte Organoazid-Verbindungen. Die „iClick“-Reaktion der hier untersuchten Metall-Azid-Komplexe mit elektronenarmen Alkinen zeigt also bereits jetzt Reaktionsgeschwindigkeiten vergleichbar etablierter Biokonjugationsreaktionen. In Zukunft sollte daher das Potential anderer Metall-Azid-Bausteine untersucht und auch das Alkin variiert werden. / The regioselective functionalization of bio(macro)molecules requires reactions which do not interact or interfere with biological systems. Certain functional groups such as azides or alkynes are inert under physiological conditions, do not occur naturally, can selectively react with each other and are non-toxic to cells and organisms. To introduce metal-based functionalities in biological target structures, click reactions enable a fast access. In particular those which take place without catalyst and at room temperature are of special interest. Thus, the aim of the present thesis was to investigate the “iClick” reaction of ruthenium azide complexes [Ru(N3)(arene)(N-N)]+ with bidentate nitrogen ligands and also that of rhodium azide complexes [Rh(Cp*)(N3)(bpyR,R)]+ with different 4,4’-substituted 2,2‘-bipyridin coligands with R = OCH3, H or COOCH3 towards electron-deficient alkynes. X-ray studies on ruthenium triazolate complexes were to establish the coordination mode, since the triazolate productes derived from click chemistry can result in two different regioisomers. The [Rh(Cp*)(N3)(bpyR,R)]CF3SO3 complexes with 2,2-bipyridine (bpy), electron-withdrawing ligand 4,4‘-bis(methoxycarbonyl)-2,2′-bipyridine (bpyCOOCH3,COOCH3) and also electron-donating ligand 4,4’-dimethoxy-2,2‘-bipyridine (bpyOCH3,OCH3) were synthesised from the corresponding rhodium chloride complexes by abstraction of the halide using silver trifluoromethanesulfonate followed by introduction of the azide ligand with sodium azide. However, these complexes have only limited stability in solution. The compound with bipyOCH3,OCH3 is the most stable, while [Rh(Cp*)(N3)(bpyCOOCH3,COOCH3)]CF3SO3 could not be isolated due to the fast decomposion. Still, the “iClick” reaction of rhodium azide complexes with 4,4,4-trifluoro-2-butynoic acid ethyl ester allowed isolation of the triazolate complexes [Rh(Cp*)(triazolateCF3,COOEt)(bpyR,R)]CF3SO3 in very good yield. The corresponding ruthenium azide complexes [Ru(N3)(N-N)(p¬cym)]PF6 with N-N = bpy, bpyCOOCH3,COOCH3, bpyOCH3,OCH3, bipyrimidine (bpym) and dipyrido[3,2¬a:2',3'-c]phenazine (dppz) were also synthesised in a moderate to good yield from the corresponding ruthenium chloride complexes by halide abstraction using silver trifluoromethanesulfonate followed by introduction of azide ligand with sodium azide. To investigate the effect of the arene, the hexamethylbenzene complex [Ru(N3)(bipy)(hmb)]CF3SO3 was also synthesised in a moderate yield. All [Ru(N3)(arene)(N¬N)]X complexes with X = PF6- or CF3SO3- were characterised by 1H, 13C NMR and IR spectroscopy, CHN analysis and ESI mass spectrometry. The “iClick” reaction of these complexes with 4,4,4-trifluoro-2-butynoic acid ethyl ester and in some cases with dimethyl acetylenedicarboxylate (DMAD) proceeded in good to excellent yield. Furthermore, single crystals suitable for X-ray structure analysis were obtained for the triazolate complexes [Ru(triazolateCF3,COOEt)(bpy)(hmb)]CF3SO3 and [Ru(triazolateCF3,COOEt)(bpyCOOCH3,COOCH3)(p¬cym)]PF6 and confirmed the N2 coordination of the triazolate to the metal center. To use these triazolate complexes as metal-based markers, they have to be stable at biologically relevant pH and towards ligand exchange, for example with amino acid side chains in proteins. Thus, HPLC studies on [Ru(triazolateCF3,COOEt)(bpy)(hmb)]CF3SO3 demonstrated the stability in a pH range of 1 to 8 for at least 24 h at room temperature. In addition, the stability towards ligand exchange with functional groups of amino acid side chains in L-cysteine, L-histidine, L-methionine and L-glutamic acid was studied over 72 h at 37 °C and essentially no ligand exchange was observed. The rate constant of the “iClick” reaction is important for its use in bioconjugation since the labeling reactions have to be faster than the biological processes of interests. Pseudo-first order rate constants were determined in the range of 1 ¬ 3×10-3 s-1 for the “iClick” reaction of [Ru(N3)(bpyR,R) (p¬cym)]PF6 with R = OCH3, H or COOCH3 and also [Ru(N3)(bpy)(hmb)]CF3SO3 with an excess of 4,4,4-trifluoro-2-butynoic acid ethyl ester by HPLC and IR spectroscopy. Using solution IR spectroscopy, pseudo-first order rate constants for the “iClick” reaction of [Rh(Cp*)(N3)(bpyR,R)]CF3SO3, R = OCH3, H or COOCH3 and an excess of 4,4,4-trifluoro-2-butynoic acid ethyl ester were also determined to be 2 ¬ 4×10-3 s-1. These experiments show that complexes with electron-rich coligands react faster than those with electron-deficient ligands. Furthermore, rate constants were higher for the rhodium versus ruthenium azide complexes. Second order rate constants were determined by 19F NMR spectroscopy investigation of the reaction of 4,4,4-trifluoro-2-butynoic acid ethyl ester with [Ru(N3)(bpyR,R)(p-cym)]PF6 with R = OCH3, H or COOCH3 as well as [Ru(N3)(bpy)(hmb)]CF3SO3 at 20 °C. The alkyne was used at approximately the same molar amount as the ruthenium azide complexes and rate constants were obtained in the range of 1 - 2×10-2 L mol-1 s-1. These are higher than those reported for the Staudinger ligation but lower than those of the strain-promoted alkyne-azide cycloaddition. Thus, the method appears to be suitable for biolabeling applications. Furthermore, the activation energy of the reaction of [Ru(N3)(bpy)(p-cym)]PF6 with 4,4,4-trifluoro-2-butynoic acid ethyl ester was determined as 46.1 kJ mol-1 by variable-temperature NMR studies at -20 to +20 °C. 19F NMR spectra recordet at -20 °C showed one additional signal for the N1-coordinated triazolate in addition to the N2-coordinated one which however disappeared upon warming to room temperature. Using DFT methods, the geometry of [Ru(N3)(bpy)(hmb)]CF3SO3 was optimized und showed that only about 25 – 30% of all possible trajectories enable access to the azide group for attacking alkyne molecules. Therefore, the reaction is expected to be slower than that of less-shielded organoazide compounds by a factor of four. Thus, the “iClick” reaction of the metal azide complexes evaluated with electron-deficient alkynes shows rate constants comparable to established bioconjugation reactions. In future work, the potential of additional metal azide building blocks should be investigated, and the influence of other alkyne coupling partners studied.

The objective of this thesis is to aid in the development of Remedial Extraction And Catalytic Hydrodehalogenation (REACH), a green remediation technology used to remove and destroy halogenated hydrophobic organic compounds from soil. REACH has no secondary waste streams, uses an environmentally benign solvent, and aims to catalytically destroy rather than transfer the organic contaminants into a different phase. In this thesis, a bench-top semicontinuous model of the proposed remediation technology was constructed and used to extract the model contaminant, 1,2,4,5-tetrachlorobenzene, from soil and to convert it to an acceptable end product, cyclohexane. Palladium was used as a catalyst for hydrodehalogenation, which converted the tetrachlorobenzene to benzene. Rhodium was used to catalyze the hydrogenation of benzene to cyclohexane. A novel method, ultraviolet solvent treatment, was proposed to mitigate catalyst deactivation that occurs because of extracted chemicals contained in the contaminated soil. The goal of this treatment is to degrade organic matter that is suspected of causing catalyst deactivation. The REACH process was found to successfully extract TeCB from the soil, but only partial conversion from TeCB to cyclohexane occurred. Catalyst deactivation was the suspectedcause of the low amount of conversion observed. Hydrogen limitation was also tested as a cause of limited conversion, but was not found to be a contributor. Ultraviolet solvent treatment was tested as a means of mitigating catalyst deactivation. However, the treatment was not effective in making a profound difference in stopping the catalyst from deactivating. The experiments conducted in this research show that REACH has the potential to become a viable technology for cleaning soil contaminated with halogenated organic compounds. However, future research needs to be done to greatly reduce the severity of catalyst deactivation and to determine with which other halogenated organic compounds the technology works well.

Soluble polymer supports facilitate the recovery and recycling of expensive transition metal complexes. Recently, polyisobutylene (PIB) oligomers have been found to be suitable polymer supports for the recovery of a variety of transition metal catalysts using liquid/liquid biphasic separations after a homogeneous reaction. Our work has shown that PIB-supported Ni(II) and Co(II) β-diketonates prepared from commercially available vinyl terminated PIB oligomers possess catalytic activity like that of their low molecular weight analogs in Mukaiyama epoxidation of olefins. Carboxylic acid terminated PIB derivatives can act as carboxylate ligands for Rh(II) cyclopropanation catalysts. An achiral PIB-supported Rh(II) carboxylate catalyst showed good activity in cyclopropanation of styrene in hydrocarbon solvents, and could be easily recycled nine times by a post reaction extraction. Further application of PIB supports in asymmetric cyclopropanation reactions were investigated using PIBsupported arenesulfonyl Rh(II) prolinates derived from L-proline as examples. The PIBsupported chiral Rh carboxylates demonstrated moderate activity and were recovered and reused for four to five cycles. The prolinate catalyst prepared from PIB-anisole also showed encouraging enantioselectivity and about 8% ee and 13% ee were observed on trans- and cis-cyclopropanation product respectively. Finally, PIB oligomers can be modified in a multi step sequence to prepare PIBsupported chiral bisoxazolines that can in turn be used to prepare active, recyclable PIBsupported Cu(I) bisoxazoline complexes for olefin cyclopropanation. These chiral copper catalysts showed moderate catalytic activity and good stereoselectivity in cyclopropanation of styrene. A chiral ligand prepared from D-phenylglycinol provided the most effective stereo control and gave the trans- and cis-cyclopropanation product in 94% ee and 68% ee respectively. All three PIB-supported chiral bisoxazoline-Cu(I) catalysts could be reused five to six times.

Thesis (Ph. D.)--University of Missouri-Columbia, 1996. / Typescript. Vita. Includes bibliographical references (leaves 126-141). Also available on the Internet.

Thesis (Ph.D.)--Brown University, 2008. / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 69-06, Section: B, page: 3583. Adviser: William Trenkle. Includes bibliographical references.

Thesis (Ph. D.)--University of Missouri-Columbia, 1996. / Typescript. Vita. Includes bibliographical references (leaves 126-141). Also available on the Internet.