Chemnitz, Techn. Univ., Diss., 2001. / Computerdatei im Fernzugriff.

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Chemnitz, Techn. Universiẗat, Diss., 2001.

In summary, structure-activity relationships in peptide and dendrimer carriers modified with different organometal complexes were studied on a human breast cancer cell line. Variation of the organometal cargo and carrier can significantly influence their biological properties and might open the way to new approaches in chemotherapy. Furthermore, the incorporation of complexes with different C≡O vibrational signatures in a model peptide was explored to examine information encoding in biomolecules in a barcoding strategy for potential imaging applications. In particular for the latter, additional stable metal-carbonyl markers need to be prepared in future work to expand the pool of vibrational labels available. / In der vorliegenden Arbeit konnten also Struktur-Wirkungs-Beziehungen für Organometall-Peptid- und Dendrimer-Konjugate mit unterschiedlichen funktionellen Gruppen an einer humanen Brustkrebs-Zelllinie untersucht werden. Die Variation der Organometall-Gruppen und des Trägermoleküls führen zu signifikanten Unterschieden in ihrer biologischen Aktivität. Zusätzlich wurden Modell-Peptide mit verschiedenen Metallcarbonyl-basierten IR-Markern versehen um diese in einer Barcoding-Strategie zu labeln. In Zukunft soll das Spektrum der verfügbaren, nicht-überlappenden Schwingungsmarker noch deutlich erweitert werden.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese, Struktur und Charakterisierung neuer [2]Disilametallocenophane. Die strukturellen Parameter der paramagnetischen Komplexe [(Me2Si)2(η5-C5H4)2M] (M = Co, Ni) sowie der kationischen Verbindung [(Me2Si)2(η5-C5H4)2Co][PF6] deuten auf die Gegenwart moderater Molekülspannung hin. Die verhältnismäßig einfache Aktivierbarkeit der ansa-Brücke spiegelt sich an der Reaktion von [(Me2Si)2(η5-C5H4)2Ni] mit der Ni(0)-Spezies [(tBuNC)4Ni] wieder, die unter Si–Si-Bindungsspaltung zur Bildung des zweikernigen Komplexes [(Me2Si)(η5-C5H4)Ni(CNtBu)]2 führt. Die Niob-Verbindung [(Me2Si)2(η5-C5H4)2NbH3] erwies sich als thermisch nicht stabil, während die entsprechenden ansa-Komplexe des Molybdäns und Wolframs [(Me2Si)2(η5-C5H4)2MH2] (M = Mo, W) unter photochemischen Bedingungen reduktiv Wasserstoff eliminieren und unter oxidativer Addition der Si–Si-Bindung an das Metall zu Bis(ansa)-Komplexen reagieren. Das ungewöhnliche Strukturmotiv der isolierten [1],[1]Disilametallocenophane weist zwei Silicium-Brücken zwischen dem Metall-Atom und den Cyclopentadienyl-Ringen auf. Diese Reaktionen stellen zudem die ersten Beispiele einer intramolekularen Aktivierung einer E–E-Brücke von [2]Metallocenophanen dar. Mittels Röntgenstrukturanalyse erhaltene Festkörperstrukturen sowie quantenchemische Rechnungen weisen auf signifikante Molekülspannung in den Bis(ansa)-Komplexen hin. Aufgrund der höheren Stabilität und dem besseren Zugang der Molybdän-Spezies im Vergleich zum Wolfram-Analogon wurden ausgehend von diesem Derivat Reaktivitätsstudien gegenüber sauren und nukleophilen Reagenzien, ungesättigten organischen Substraten sowie niedervalenten Pt(0)-Verbindungen durchgeführt. / The present work is focused on the synthesis, structure and characterization of novel [2]disilametallocenophanes. The structural parameters of the paramagnetic complexes [(Me2Si)2(η5-C5H4)2M] (M = Co, Ni) and the cationic compound [(Me2Si)2(η5-C5H4)2Co][PF6] indicate the presence of moderate molecular strain. The facile activation of the ansa-bridge is shown by the reaction of [(Me2Si)2(η5-C5H4)2Ni] with the Ni(0) species [(tBuNC)4Ni], which led to the dinuclear complex [(Me2Si)(η5-C5H4)Ni(CNtBu)]2 by cleavage of the Si–Si bond. The niobium compound [(Me2Si)2(η5-C5H4)2NbH3] was shown to be thermally unstable, whereas the appropriate ansa complexes of molybdenum and tungsten [(Me2Si)2(η5-C5H4)2MH2] (M = Mo, W) react photochemically by reductive elimination of hydrogen and oxidative addition of the Si–Si bond to the metal, thus forming bis(ansa)-complexes. The unusual structural motif of the isolated [1],[1]disilametallocenophanes depicts two silicon atoms each bridging the metal atom and one cyclopentadienyl ring. Hence, the reactions represent the first emamples of an intramolecular activation of a E–E brigde of [2]metallocenophanes. The X-ray structures as well as the results of DFT calculations reveal significant molecular strain in the bis(ansa) complexes. Due to the higher stability and the more facile access to the molybdenum species compared to the tungsten analogue, reactivity studies were limited to the molybdenum compound. Investigations regarding the reactivity of the [1],[1]disilamolybdenocenophane towards acidic and nucleophilic reagents, unsaturated organic substrates as well as zerovalent platinum complexes were performed.

In dieser Arbeit wurde eine verbesserte Synthesestrategie für [Ti(η5-C5H5)(η7-C7H7)] entwickelt. Daraufhin wurde [Ti(η5-C5H5)(η7-C7H7)] in Anlehnung an eine bekannte Literaturvorschrift in [Ti(η5-C5H4Li)(η7 C7H6Li)]∙pmdta überführt, welches mit verschiedenen Elementdihalogeniden zu [Ti(η5-C5H4)(η7-C7H6)E2R4] (E2R4 = B2(NMe2)2, Si2Me4, Sn2tBu4) bzw. [Ti(η5-C5H4SiMe2)(η7-C7H6SiMe2)CH2)] umgesetzt wurde. Die Röntgenstrukturanalysen der Troticenophane stehen in vollem Einklang mit den NMR-spektroskopischen Daten in Lösung und belegen die Verringerung der Molekülspannung mit zunehmender Anzahl und wachsendem Kovalenzradius der Brückenatome. UV-Vis-spektroskopische Studien bestätigen die wohldokumentierte Blauverschiebung der langwelligsten Absorptionsbande mit zunehmender Moleküldeformation, lediglich [Ti(η5-C5H4SiMe2)(η7-C7H6SiMe2)CH2] zeigt eine deutliche Abweichung von diesem Trend. Die Umsetzung von [Ti(η5-C5H4)(η7-C7H6)B2(NMe2)2] mit [Pt(PEt3)3] führte zur oxidativen Addition der B-B-Bindung an das niedervalente Platinzentrum, verbunden mit einer signifikanten Abnahme der Ringspannung. Zur Darstellung von Trovacenophanen wurde zunächst die Dimetallierung von [V(η5-C5H5)(η7-C7H7)] optimiert, wobei [V(η5-C5H4Li)(η7-C7H6Li)]∙pmdta in nahezu quantitativer Ausbeute erhalten werden konnte. Die Umsetzung von [V(η5-C5H4Li)(η7-C7H6Li)]∙pmdta mit verschiedenen Elementdihalogeniden ermöglichte die Synthese von [n]Trovacenophanen (n = 1, 2). Erwartungsgemäß bestätigen die Kristallstrukturen von [V(η5-C5H4)(η7-C7H6)SiMeiPr] und [V(η5-C5H4)(η7-C7H6)GeMe2] den gespannten Charakter der ansa-Komplexe. Im Unterschied hierzu wirkt sich die Verknüpfung der Ringliganden in [V(η5-C5H4)(η7-C7H6)Sn2tBu4] kaum auf die Geometrie des Sandwichgerüsts aus. ESR-spektroskopische Untersuchungen untermauern frühere Befunde, wonach die isotrope Hyperfeinkopplungskonstante mit zunehmendem Kippwinkel α abnimmt. Die Übergangsmetall-vermittelte Polymerisation von [V(η5-C5H4)(η7-C7H6)SiMe2] und [V(η5-C5H4)(η7-C7H6)SiMeiPr] konnte mit Hilfe von Karstedt’s Katalysator bei erhöhten Temperaturen verwirklicht werden. Die durchschnittlichen Molekulargewichte der erhaltenen Polymere wurden durch GPC- und DLS-Studien zu mindestens Mn = 10000 g mol-1 bzw. Mn = 5600 g mol-1 mit moderaten Polydispersitäten (Mw/Mn = 2.31 bzw. Mw/Mn = 1.64) bestimmt. Durch Umsetzung von [Ti(η5-C5H5)(η8-C8H8)] mit BuLi in Gegenwart von pmdta konnte erstmals ein Sandwichkomplex mit einem Cot-Liganden selektiv in 1,1ʹ-Position dilithiiert werden. Während alle Versuche zur Synthese gespannter [1]Titanoarenophane scheiterten, ermöglichte die Umsetzung von [Ti(η5-C5H4Li)(η8-C8H7Li)]∙pmdta mit geeigneten Elementdichloriden die Isolierung von [n]Titanoarenophanen (n = 2, 3). Die paramagnetischen ansa-Komplexe wurden hierbei eindeutig durch Massenspektrometrie, Elementaranalyse und Röntgendiffraktometrie charakterisiert. Demnach erweist sich lediglich [Ti(η5-C5H4)(η8-C8H7)Si2Me4] als moderat gespanntes System, wohingegen [Ti(η5-C5H4)(η8-C8H7)Sn2tBu4] und [Ti(η5-C5H4SiMe2)(η8-C8H7SiMe2)CH2] eine coplanare Anordnung der Ringliganden aufweisen. Durch Einelektronen-Oxidation mit [Fe(η5-C5H5)2][X] (X = BArf4, PF6) konnten die ansa-Komplexe nachfolgend selektiv in die entsprechenden Kationen überführt werden. Mit der Darstellung von [Cr(η5-C5H4Li)(η6-C6H5Li)]∙pmdta gelang erstmals die Dimetallierung eines paramagnetischen Sandwichkomplexes der Zusammensetzung [M(η5-C5H5)(η6-C6H6)]. Nachfolgende Umsetzung mit Gruppe 14-Elementdichloriden lieferte die [n]Chromoarenophane [Cr(η5-C5H4)(η6-C6H5)ER2] (ER2 = SiMe2, SiMeiPr, SiiPr2, GeMe2, SntBu2), [Cr(η5-C5H4)(η6-C6H5)E2R4] (E2R4 = Si2Me4, Sn2tBu4) und [Cr(η5-C5H4SiMe2)(η6-C6H5SiMe2)CH2], welche zweifelsfrei durch Elementaranalysen und Massenspektrometrie identifiziert werden konnten. UV-Vis-spektroskopische Untersuchungen an den ansa-Komplexen offenbaren keinen Zusammenhang zwischen geometrischen und spektroskopischen Parametern, weshalb eine Abschätzung der Ringspannung für diese Systeme ohne Röntgenstrukturanalysen nicht möglich war. Erwartungsgemäß ist die Insertion einer {Pt(PEt3)2}-Einheit in die Sn-Cipso-Bindung zum Sechsring von [Cr(η5-C5H4)(η6-C6H5)SntBu2] mit einer deutlichen Verringerung der Moleküldeformation verbunden. Durch die Synthese von [Mn(η5-C5H4)(η6-C6H5)ER2] (ER2 = BNCy2, Si(CH2)3, GeMe2, SntBu2) wurde die Reihe an bekannten [1]Manganoarenophanen systematisch erweitert. Während die 1H NMR-Spektren der ansa-Komplexe keine eindeutigen Aussagen über das Ausmaß der Ringspannung in diesen Verbindungen erlauben, lassen die Hochfeldverschiebungen der Cipso-Atome in den 13C-NMR-Spektrem eine ausgeprägte Verzerrung erwarten. Im Unterschied dazu sprechen die NMR-Daten von [Mn(η5-C5H4)(η6-C6H5)Sn2tBu4] für eine eher ungespannte Natur der Sandwicheinheit. / In this work an improved experimental approach toward [Ti(η5-C5H5)(η7-C7H7)] was developed. Subsequently, [Ti(η5-C5H5)(η7-C7H7)] was converted to the established dilithiated species [Ti(η5-C5H4Li)(η7-C7H6Li)]∙pmdta, which facilitated access to [Ti(η5-C5H4)(η7-C7H6)E2R4] (E2R4 = B2(NMe2)2, Si2Me4, Sn2tBu4) and [Ti(η5-C5H4SiMe2)(η7-C7H6SiMe2)CH2)], respectively, upon reaction with suitable element dihalides. The results of X-ray diffraction studies on the troticenophanes are consistent with the NMR spectroscopic data in solution and thus confirm the anticipated trend that molecular strain increases with decreasing number and smaller covalent radii of the bridging elements. Only [Ti(η5-C5H4SiMe2)(η7-C7H6SiMe2)CH2] deviates considerably from this trend. Reaction of [Ti(η5-C5H4)(η7-C7H6)B2(NMe2)2] with [Pt(PEt3)3] resulted in the oxidative addition of the B-B-bond to the low-valent platinum center accompanied by a notable reduction of ring strain. In addition, the selective dimetalation of [V(η5-C5H5)(η7-C7H7)] was successfully optimized, yielding [V(η5-C5H4Li)(η7-C7H6Li)]∙pmdta almost quantitatively. Subsequent reaction of [V(η5-C5H4Li)(η7-C7H6Li)]∙pmdta with various element dihalides afforded [n]trovacenophanes (n = 1, 2). As anticipated, the molecular structures of [V(η5-C5H4)(η7-C7H6)SiMeiPr] and [V(η5-C5H4)(η7-C7H6)GeMe2] confirm the strained character of these species. By contrast, the linkage of the ring ligands in [V(η5-C5H4)(η7-C7H6)Sn2tBu4] only marginally affects the geometry of the sandwich backbone. ESR-spectroscopic studies further highlight the previously observed trend that the hyperfine coupling constant is reduced with increasing tilt-angles α. Transition-metal mediated polymerization of [V(η5-C5H4)(η7-C7H6)SiMe2] and [V(η5-C5H4)(η7-C7H6)SiMeiPr] was accomplished by employing Karstedt’s catalyst at elevated temperatures. The averaged molecular weights of the resulting polymers were determined by GPC- and DLS-studies to at least Mn = 10000 g mol-1 and Mn = 5600 g mol-1, respectively, with moderate polydispersities (Mw/Mn = 2.31 and Mw/Mn = 1.64). Addition of BuLi in the presence of pmdta to [Ti(η5-C5H5)(η8-C8H8)] enabled unprecedented dilithiation of a sandwich complex featuring the Cot-ligand. While all efforts to generate [1]titanoarenophanes remained unsuccessful, several derivatives with di- and triatomic ansa-bridges were obtained by reaction of [Ti(η5-C5H4Li)(η8-C8H7Li)]∙pmdta with suitable element dichlorides. The paramagnetic complexes were reasonable characterized by mass spectrometry, micro analysis and X-ray diffraction. Accordingly, only [Ti(η5-C5H4)(η8-C8H7)Si2Me4] can be considered as a moderately strained ansa-complex, while [Ti(η5-C5H4)(η8-C8H7)Sn2tBu4] and [Ti(η5-C5H4SiMe2)(η8-C8H7SiMe2)CH2] reveal an coplanar arrangement of the ring ligands. Subsequent one-electron oxidation with [Fe(η5-C5H5)2][X] (X = BArf4, PF6] led to the selective formation of the corresponding cations. The successful synthesis of [Cr(η5-C5H4Li)(η6-C6H5Li)]∙pmdta provided the first example for the dilithiation of a paramagnetic sandwich complex of the type [M(η5-C5H5)(η6-C6H6)]. Subsequent reaction with group 14 element dichlorides enabled the isolation of the [n]chromoarenophanes [Cr(η5-C5H4)(η6-C6H5)ER2] (ER2 = SiMe2, SiMeiPr, SiiPr2, GeMe2, SntBu2), [Cr(η5-C5H4)(η6-C6H5)E2R4] (E2R4 = Si2Me4, Sn2tBu4), and [Cr(η5-C5H4SiMe2)(η6-C6H5SiMe2)CH2], which were identified by elemental analysis and mass spectrometry. No correlation between geometric and spectroscopic parameters could be deduced on the basis of UV-Vis-spectroscopic studies on these ansa-complexes. Consequently, the degree of ring strain present in these ansa-species could not be evaluated without crystallographic studies. As expected, the insertion of a {Pt(PEt3)2}-fragment into the Sn-Cipso-bond to the six-membered ring of [Cr(η5-C5H4)(η6-C6H5)SntBu2] results in a substantial decrease of molecular distortion. With the preparation of [Mn(η5-C5H4)(η6-C6H5)ER2] (ER2 = BNCy2, Si(CH2)3, GeMe2, SntBu2), the range of [1]manganoarenophanes has been expanded systematically. While the 1H NMR spectra do not reveal a distinct trend regarding the molecules distortion, the high field shift of the Cipso atoms in the 13C NMR spectra clearly suggest a strained nature of these species. By contrast, the NMR spectroscopic data of [Mn(η5-C5H4)(η6-C6H5)Sn2tBu4] imply an unstrained character of the sandwich backbone.

Ausgehend von den dilithiierten Verbindungen [Cr(C6H5Li)2]·(tmeda), [Cr(C5H4Li)(C7H6Li)]·(tmeda) und [Mn(C5H4Li)(C6H5Li)]·(tmeda) konnten durch Umsetzung mit Elementdihalogeniden der Gruppe 4 neue [1]Metalloarenophane synthetisiert werden. Aufgrund des großen Kovalenzradius von Zirkon weisen diese Spezies erwartungsgemäß nur sehr geringe Molekülspannungen auf, weshalb deren intensive Färbung nicht allein auf eine mit der Verbrückung einhergehende Verkleinerung des HOMO-LUMO-Abstandes zurückgeführt werden konnte. Die UV-Vis-spektroskopischen Untersuchungen zeigten ein nicht einheitliches Verhalten, so dass deren Hintergrund mittels zeitabhängiger DFT-Rechnungen (B3LYP/BP86) untersucht wurden. Den Rechnungen zufolge muss bei der niederenergetischsten Anregung dieser [1]Metalloarenophane ein starker elektronischer Einfluss der ansa-Brücke mit berücksichtigt werden. Die Übergänge finden demnach aus dem metallzentrierten HOMO in das LUMO statt, welches hauptsächlich an der Zr-Brücke lokalisiert ist. Des Weiteren ist es gelungen, heteroleptische 1,1 ́-Bis(phosphanyl)trochrocenderivate darzustellen. Neben NMR-spektroskopischen Experimenten belegen auch Kristallstrukturanalysen die Gegenwart nahezu ungespannter Systeme. Die Reaktivität dieser 1,1 ́-Bis(phosphane) in Hinblick auf deren Verwendung als Chelatliganden wurde durch deren Umsetzung mit Metallcarbonylen der Gruppe 6 sowie mit geeigneten Palladium- und Platinkomplexen untersucht. Auf diese Weise konnten bimetallische [3]Trochrocenophane erhalten werden. Durch Umsetzung mit MeLi bzw. M-C≡C-Ph (M = Li, Na) ist es in weiterführenden Experimenten gelungen, die disubstituierten Spezies darzustellen, welche eine deutlich erhöhte Löslichkeit als die entsprechenden MCl2-verbrückten Ausgangsverbindungen zeigten und konnten isoliert und in Lösung vollständig durch NMR-Spektroskopie charakterisiert werden. Die Ergebnisse dieser Studien stehen erwartungsgemäß im Einklang mit der Gegenwart ungespannter Systeme, was weiterhin durch Röntgenstrukturanalysen belegt werden konnte. Die Eignung der PdCl2-verbrückten 1,1´-Bis(phosphanyl)trochrocene als Katalysator für die Heck-Reaktion wurde weiterhin untersucht. Katalysestudien zur Umsetzung von Brombenzol mit Styrol zu trans- und cis-Stilben belegen eindeutig die katalytische Aktivität dieser Spezies. / Based on the reaction of the dilithiated species [Cr(C6H5Li)2]·(tmeda), [Cr(C5H4Li)(C7H6Li)]·(tmeda) and [Mn(C5H4Li)(C6H5Li)]·(tmeda) with group 4 metal dichlorides new [1]metalloarenophanes were obtained. Due to the large covalent radius of the zirconium atom all species exhibit, as expected, little molecular ring strain. Therefore their intense colouration can not arise merely by the reduction of the HOMO-LUMO gap due to tilting. UV-Vis spectroscopy show an irregular trend, for which reason time-dependent DFT calculations (B3LYP/BP86) were conducted. According to these, the ansa-bridge executes a strong electronic influence on the lowest-energy transition in these [1]metalloarenophanes. These transitions arise from metal-centered orbitals (HOMO) to acceptor orbitals, predominately located at the zirconium bridge (LUMO). Furthermore, heteroleptic 1,1 ́-bis(phosphanyl)trochrocene derivatives could be obtained. In addition to solution NMR spectroscopic characterisation, the nonstrained character was further validated by X-ray diffraction analysis. The suitability of these 1,1 ́-bis(phosphanyles) to act as chelating ligands was subsequently evaluated by reactivity studies toward group 6 metalcarbonyls and adequate palladium- and platinum complexes. By this way the bimetallic [3]trochrocenophanes could be obtained. By further reaction with MeLi or M-C≡C-Ph (M = Li, Na) the disubstituted species could be synthesised. In contrast to their MCl2-precursors they show an increased solubility were isolated and fully characterised by solution NMR spectroscopy. Results of these studies suggest, as expected, the non-strained character of these systems, which is further validated by X-ray diffraction analysis. The applicability of the PdCl2-bridged 1,1´-bis(phosphanyl)trochrocenes to act as catalysts in the Heck reaction was investigated. Catalytic studies on the reaction of bromobenzene with styrene to trans- and cis-stilbene demonstrate the activity of these species.

Zugl.: München, Univ., Diss., 2005

Universiẗat Diss., 2002--Essen.

In dieser Dissertation werden die Ergebnisse zur Synthese und Polymerisation gespannter Manganoarenophane vorgestellt. Weiterhin wird die Reaktivität von Bis(benzol)titan und die Synthese von ansa-Verbindungen dieses Komplexes, sowie Untersuchungen zu deren Eigenschaften beschrieben. Zum Vergeleich wird auch der Komplex Bis(mesityl)titan untersucht. Die Polymerisation von zinnverbrückten, gespannten Vanadium-Sandwichkomplexen und die Untersuchungen der paramagnetischen Eigenschaften ist ebenso in dieser Dissertationsschrift beschrieben. Zusätzlich wird die Synthese heteroleptischer Sandwichkomplexe des Scandiums und Yttriums dargestellt, sowie deren Ringsubstitution. Die Vorarbeiten zur Synthese heteroleptischer Sandwichkomplexe der Lanthanoide bildet ebenso einen Bestandteil dieser Schrift, wie die Synthese von ansa-Komplexen des Thorocens und Uranocens via flytrap-Methode. / This Dissertation presents the results of the synthesis and polymerization of strained Manganoarenophanes. Furthermore the reactivity of bis(benzene)titanium and the synthesis of its ansa-compounds, as well as property investigations are shown. Comparative studies of the complex bis(mesityl)titanium are also described. The polymerization of tin-bridged, strained Vanadium sandwich compounds and the investigations of their paramagnetic properties are also described within this dissertation. Additionally the synthesis of heteroleptic sandwich complexes of Scandium and Yttrium and their ring substitution are presented. First results concerning the synthesis of heteroleptic sandwich complexes of the Lanthanides are a part of this work as well as the synthesis of ansa-compounds of Thorocene and Uranocene via flytrap-method.