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This diploma thesis is focused on the design and synthesis of new half-sandwich titanium complexes for anchoring to selected supports (SiO2, SBA-15) and the study of their catalytic activity and selectivity in ethylene trimerization to 1-hexene. The synthetic strategy of half-sandwich titanium complexes with a suitable leaving group for direct anchoring through Ti−O bond was carried out (Cl, Oi-Pr). In addition, the titanium complexes with pendant alkenyl group were prepared and utilised for anchoring to a SiMe2H modified support by Pt-catalysed hydrosilylation reaction. Prepared compounds were characterised by standard spectroscopic methods (IR, NMR, MS). The heterogeneous systems were characterised by MAS NMR and IR spectroscopy, powder XRD, ICP-OES, TGA and the textural parameters were determined from nitrogen adsorption/desorption isotherms. For all prepared materials was studied the catalytic activity for ethylene trimerization and the selectivity to 1-hexene.

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La conception de ligands est d'une grande importance pour le développement de la catalyse métallique, conformément à une approche de chimie durable.La première partie de cette thèse porte sur une revue bibliographique détaillée des ligands phosphorés couramment employés dans les systèmes catalytiques pour les réactions de couplage carbone‒carbone catalysées au palladium. La deuxième partie traite du contrôle conformationnel du squelette ferrocénique dans les ligands polyphosphines. Ce contrôle conformationnel vise à induire des interactions inédites entre deux atomes de phosphore, et également avec des centres métalliques. De nouveaux anions cyclopentadiényles substitués et encombrés ont été synthétisés, et ont permis de réaliser la synthèse de triphosphines ferrocéniques inédites. Les réactions avec le fer (II) des sels d'anions cyclopentadiényles substitués par des groupements encombrés (tertio-butyle, trityle, super-trityle) et des groupements phosphino enrichis ou appauvris en électrons (isopropyle, cyclohexyle, furyle) ont conduit à une série de nouveaux ligands polyphosphines ferrocéniques multidentes. Leurs coordinations à des sels de palladium ou de platine ont été étudiées. Les complexes de coordination correspondants ont été isolés avec de très bons rendements et caractérisés en solution par RMN 1H, 13C, 31P et à l'état solide par Diffraction des Rayons X.La troisième partie décrit la synthèse et la caractérisation de diphosphines ferrocéniques inédites. Des investigations ont été menées en électrochimie sur ces ligands et les propriétés électroniques des dérivés séléniés correspondants ont été étudiées par RMN 31P‒77Se.Ces ligands se sont montrés des auxiliaires efficaces pour l’arylation pallado-catalysée d’hétéroaromatiques dans l’activation C‒H ou dans le couplage C‒O, surtout à faible charge de catalyseur, en accord avec les exigences du développement de chimie durable / The design of ligands is of great importance for the development of metal catalysis, in keeping with an ever more sustainable approach of chemistry.The first part of this thesis focuses on a detailed literature review of phosphorus ligands commonly used in catalytic systems for the coupling reactions catalyzed carbon-carbon palladium.The second part deals with the conformational control of the ferrocene backbone within polyphosphine ligands. This conformational control aims at inducing unedited interactions between phosphorus atoms, and also with metal centers. New substituted and hindered cyclopentadienyl rings were synthesized, which allow the assembling of original ferrocenyl triphosphines. The reactions with iron(II) salts of cyclopentadienyl anions substituted with hindering groups (tert-butyl, trityl, super-trityl) and holding either electron-donor or electron-withdrawing phoshino groups (isopropyl, cyclohexyl, furyl) afford a set of novel multidentate ferrocenyl phosphine ligands. Their coordinations towards palladium and platinum were studied. The corresponding coordination complexes were isolated in high yields and fully characterized in solution by multinuclear 1H, 13C, 31P NMR and in solid state by X-Ray cristallography.The third part describes the synthesis and characterization of original ferrocenyl diphosphines. Electrochemical investigation of these ligands and electronic properties of their corresponding diselenide derivatives by NMR 31P‒77Se coupling constants were studied.These ligands were found efficient auxiliaries for palladium-catalyzed arylation of heteoaromatics through C–H bond activation or C‒O coupling, especially at low loading of catalyst, in agreement with sustainable chemistry development requirement

Die vorliegende Arbeit beinhaltet die Synthese und Charakterisierung der Diorganosilane SiX2R2 [X = H, Cl; R = Cp3M (C5Me3H2), Cp4M (C5Me4H)] sowie der Diorganogermane GeX2R2 [X = H, Cl; R = Cp3M (C5Me3H2), Cp4M (C5Me4H), Cp* (C5Me5)]. Es wird die Reaktion der Lithiumsalze SiCl2Cp4MLi2 und SiCl2Cp3MLi2, synthetisiert aus den Diorganosilanen SiCl2Cp3M2 und SiCl2Cp4M2, mit verschiedenen Elementchloriden (PCl3, GeCl4, Si2Cl6 SiHCl3, BCl3) sowie Pyridin vorgestellt. Die entstandenen Produkte und heterozyklischen Verbindungen sind hinsichtlich ihrer Struktur im Festkörper mittels Röntgeneinkristallstrukturanalyse und in Lösung mittels NMR-Spektroskopie untersucht worden. Darüber hinaus wird die Abscheidung von dünnen Germaniumschichten über einen apparativ vereinfachten MOCVD-Prozess bei Atmosphärendruck unter Verwendung der Diorganogermane GeH2Cp4M2 und GeH2Cp*2 beschrieben. Als Substrate wurden Siliciumwafer, Glas und flexible Kaptonfolien verwendet. Die abgeschiedenen Germaniumschichten wurden mittels RAMAN-Spektroskopie, Vis/NIR-Spektroskopie, Elektronenmikroskopie, energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) und Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) untersucht. Die abgeschiedenen amorphen Germaniumschichten wiesen eine kontrollierbare Dicke zwischen 30 – 780 nm auf. Die Homogenität und Rauheit der abgeschiedenen Schichten wurde mittels rasterkraftmikroskopischen Messungen bestimmt. Die Abscheideraten und damit die Schichtdicken konnten mithilfe der Temperatur und der Zeit variiert werden.

Die vorliegende Arbeit beinhaltet die Synthese und Charakterisierung der Diorganosilane SiX2R2 [X = H, Cl; R = Cp3M (C5Me3H2), Cp4M (C5Me4H)] sowie der Diorganogermane GeX2R2 [X = H, Cl; R = Cp3M (C5Me3H2), Cp4M (C5Me4H), Cp* (C5Me5)]. Es wird die Reaktion der Lithiumsalze SiCl2Cp4MLi2 und SiCl2Cp3MLi2, synthetisiert aus den Diorganosilanen SiCl2Cp3M2 und SiCl2Cp4M2, mit verschiedenen Elementchloriden (PCl3, GeCl4, Si2Cl6 SiHCl3, BCl3) sowie Pyridin vorgestellt. Die entstandenen Produkte und heterozyklischen Verbindungen sind hinsichtlich ihrer Struktur im Festkörper mittels Röntgeneinkristallstrukturanalyse und in Lösung mittels NMR-Spektroskopie untersucht worden. Darüber hinaus wird die Abscheidung von dünnen Germaniumschichten über einen apparativ vereinfachten MOCVD-Prozess bei Atmosphärendruck unter Verwendung der Diorganogermane GeH2Cp4M2 und GeH2Cp*2 beschrieben. Als Substrate wurden Siliciumwafer, Glas und flexible Kaptonfolien verwendet. Die abgeschiedenen Germaniumschichten wurden mittels RAMAN-Spektroskopie, Vis/NIR-Spektroskopie, Elektronenmikroskopie, energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) und Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) untersucht. Die abgeschiedenen amorphen Germaniumschichten wiesen eine kontrollierbare Dicke zwischen 30 – 780 nm auf. Die Homogenität und Rauheit der abgeschiedenen Schichten wurde mittels rasterkraftmikroskopischen Messungen bestimmt. Die Abscheideraten und damit die Schichtdicken konnten mithilfe der Temperatur und der Zeit variiert werden.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Oxygenierung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen durch Übergansmetalle und katalytischer Oxidation von Olefinen und Aliphaten. Sie ist in die folgenden drei Teile gegliedert: 1. Matrixisolationsstudien zum System MnO3Cl/Allen: Das System Permanganylchlorid/Allen wurde in einer Argonmatrix durch Photolyse (546 nm) zu Reaktion gebracht. Die entstandenen Komplexe (O=)2MnCl(O=CCH2CH2) 37R und (O=)2MnCl(H2COCCH2) 38R wurden mit Hilfe der IR-Spektroskopie, Isotopenmarkierungs-Experimenten (18O, D) und DFT-Rechnungen (B3LYP/LANL2DZ) zweifelsfrei identifiziert und der Reaktionsmechanismus Hilfe von mit weiteren DFT-Rechnungen (B3LYP/6-311Gd) aufgeklärt. 2. Synthese eines neuen dinuklearen Vanadium-Silsesquioxan-Komplexes Silika geträgerte Vanadium-Komplexe sind vor allem als Katalysatoren für die Oxidation von Kohelnwasserstoffen interessant. Man geht davon aus, dass vor allem die tetraedrisch koordinierten VO4-Spezies für die katalytische Aktivität bzw. Selektivität verantwortlich sind. Da nur eine Vanada-Silsesquioxan-Modellverbindung bekannt war, wurden Versuche unternommen weitere zu synthetisieren. Es konnte eine neue Verbindung erhalten werden, die vollständig charakterisiert wurde und auf ihre katalytische Aktivität getestet wurde. 3. Quantenmechanische Rechnungen zur Lösung ausgewählter Fragestellungen des Systems Mo/Bi Mit Hilfe von DFT-Rechnungen wurden verschiedene Mo-Bi-Verbindungen, die im Rahmen der mechanistischen Aufklärung des SOHIO-Verfahrens durch Synthese von Modellverbindungen erhalten wurden, auf ihre besondere Bindungssituation hin untersucht. Dazu wurden unter anderem die Bader sowie die NBO-Analyse verwendet. / Submitted thesis deals with the oxygenation of unsaturated hydrocarbons by transition metals and catalytic oxidations of olefins and aliphats. It is divided into the following three parts: 1. Matrixisolationstudies of the system MnO3Cl/allene: The light-induced (546 nm) reaction of MnO3Cl with allene has been investigated in low-temperature argon matrices at 11 K. IR spectroscopic studies in combination with isotopic enrichment experiments (18O, D) and DFT calculations (B3LYP/LANL2DZ) allowed the identification of (O=)2MnCl(O=CCH2CH2), 37R, and (O=)2MnCl(H2COCCH2), 38R as products. First of all, possible ways for their formation are discussed qualitatively in the context of the literature available, and then quantitatively with the background of DFT data (B3LYP/6-311G(d)) obtained for starting materials, products, transition states and intermediates. Based on the results a reaction mechanism was proposed. 2. Synthesis of a novel dinuclear vanadium-silsesquioxane-complex Silica-supported vanadium complexes have attracted the interest as catalyst for the oxidation of hydrocarbons. Especially tetrahedrally coordinated VO4-Spezies are supposed as active/selective sites. To investigate the chemical behaviour and –properties of such species, Feher et al. synthesized a vanadium-silsesquioxane-complex in 1991 since silsesquioxanes are known to be excellent structural models for the silica surface. The synthesis and catalytic activity of a new complex, that was successfully synthesised, is reported here. 3. Quantum mechanical calculations for solving selected problems at Mo/Bi-systems. During the investigation of the reaction mechanism of the SOHIO-process some very unusual Mo-Bi-complexes could be isolated in the workgroup of Prof. Dr. Ch. Limberg. The bonding situation of four special complexes was analysed by means of calculations based of density functional theory (DFT) in combination with natural bond orbital analysis (NBO) respectively Bader-theory. 1