Chapter 1 deals with the reaction of [Rh(acac)(PMe3)2] with para-substituted 1,4-diphenylbuta-1,3-diynes at room temperature, in which a complex containing a bidentate organic fulvene moiety, composed of two diynes, σ-bound to the rhodium center is formed in an all-carbon [3+2] type cyclization reaction. In addition, a complex containing an organic indene moiety, composed of three diynes, attached to the rhodium center in a bis-σ-manner is formed in a [3+2+3] cyclization process. Reactions at 100 °C reveal that the third diyne inserts between the rhodium center and the bis-σ-bound organic fulvene moiety. Furthermore, the formation of a 2,5- and a 2,4-bis(arylethynyl)rhodacyclopentadiene is observed. The unique [3+2] cyclization product was used for the synthesis of a highly conjugated organic molecule, which is hard to access or even inaccessible by conventional methods. Thus, at elevated temperatures, reaction of the [3+2] product with para-tolyl isocyanate led to the formation of a purple organic compound containing the organic fulvene structure and one equivalent of para-tolyl isocyanate. The blue and green [3+2+3] complexes show an unusually broad absorption from 500 – 1000 nm with extinction coefficients ε of up to 11000 M-1 cm-1. The purple organic molecule shows an absorption spectrum similar to those of known diketopyrrolopyrroles. Additionally, the reaction of [Rh(acac)(PMe3)2] with para-tolyl isocyanate was investigated. A cis-phosphine complex of the form cis-[Rh(acac)(PMe3)2(isocyanate)2] with an isocyanate dimer bound to the rhodium center by one carbon and one oxygen atom was isolated. Replacing the trimethylphosphine ligands in [Rh(acac)(PMe3)2] with the stronger σ-donating NHC ligand Me2Im (1,3-dimethylimidazolin-2-ylidene), again, drastically alters the reaction. Similar [3+2] and [3+2+3] products to those discussed above could not be unambiguously assigned, but cis- and trans-π-complexes, which are in an equilibrium with the two starting materials, were formed. Chapters 2 is about the influence of the backbone of the α,ω-diynes on the formation and photophysical properties of 2,5-bis(aryl)rhodacyclopentadienes. Therefore, different α,ω-diynes were reacted with [Rh(acac)(PMe3)2] and [Rh(acac)(P(p-tolyl)3)2] in equimolar amounts. In general, a faster consumption of the rhodium(I) starting material is observed while using preorganized α,ω-diynes with electron withdrawing substituents in the backbone. The isolated PMe3-substituted rhodacyclopentadienes exhibit fluorescence, despite the presence of the heavy atom rhodium, with lifetimes τF of < 1 ns and photoluminescence quantum yields Φ of < 0.01 as in previously reported P(p-tolyl)-substituted 2,5-bis(arylethynyl)rhodacyclopentadienes. However, an isolated P(p-tolyl)-substituted 2,5-bis(aryl)rhodacyclopentadiene shows multiple lifetimes and different absorption and excitation spectra leading to the conclusion that different species may be present. Reaction of [Rh(acac)(Me2Im)2] with dimethyl 4,4'-(naphthalene-1,8-diylbis(ethyne-2,1-diyl))dibenzoate, results in the formation of a mixture trans- and cis-NHC-substituted 2,5-bis(aryl)rhodacyclopentadienes. In chapter 3 the reaction of various acac- and diethyldithiocarbamate-substituted rhodium(I) catalysts bearing (chelating)phosphines with α,ω-bis(arylethynyl)alkanes (α,ω-diynes), yielding luminescent dimers and trimers, is described. The photophysical properties of dimers and trimers of the α,ω-diynes were investigated and compared to para-terphenyl, showing a lower quantum yield and a larger apparent Stokes shift. Furthermore, a bimetallic rhodium(I) complex of the form [Rh2(ox)(P(p-tolyl)3)4] (ox: oxalate) was reacted with a CO2Me-substituted α,ω-tetrayne forming a complex in which only one rhodium(I) center reacts with the α,ω-tetrayne. The photophysical properties of this mixed rhodium(I)/(III) species shows only negligible differences compared to the P(p-tolyl)- and CO2Me-substituted 2,5-bis(arylethynyl)rhodacyclopentadiene, previously synthesized by Marder and co-workers. / Kapitel 1 beschäftigt sich mit der Umsetzung von [Rh(acac)(PMe3)2] mit zwei Äquivalenten para-substituierten 1,4-Diphenylbuta-1,3-diins bei Raumtemperatur. Dabei bildete sich ein Komplex, welcher eine organische Fulveneinheit, bestehend aus zwei Diinen und verbunden über zwei σ-Bindungen mit dem Rhodiumzentralatom, besitzt. Diese Verbindung bildet sich in einer „all-carbon“ [3+2] ähnlichen Zyklisierungsreaktion. Ebenso konnte aus derselben Reaktion ein Komplex mit einer Indeneinheit, bestehend aus drei Diinen, welche durch zwei σ-Bindungen mit dem Rhodiumzentralatom verbunden sind, isoliert und charakterisiert werden. Diese Verbindung bildet sich in einer „all-carbon“ [3+2+3] ähnlichen Zyklisierungsreaktion. Experimente bei 100 °C zeigen, dass sich das zusätzliche dritte Diin zwischen dem Rhodiumzentralatom und der organischen Fulveneinheit einfügt. Zusätzlich konnte die Bildung von 2,4- und 2,5-Bis(arylethinyl)rhodazyklopentadienen bei 100°C beobachtet werden. Diese seltene [3+2] Zyklisierungsreaktion kann benutzt werden um konjugierte, organische Moleküle darzustellen, welche sonst nur schwer oder gar nicht mit bisher bekannten Synthesemethoden zugänglich sind. In der Umsetzung des [3+2] Komplexes mit para-Tolylisocyanat bei 80 °C konnte ein violetter, rein organischer Feststoff erhalten werden, bestehend aus der organischen Fulveneinheit und einem Äquivalent para-Tolylisocyanat. Die blauen und grünen [3+2+3] Komplexe zeigen unter anderem eine ungewöhnliche breite Absorption von 500 – 1000 nm mit einem Extinktionskoeffizienten von bis zu 11000 M-1 cm-1. Die violette, rein organische Verbindung zeigt ein Absorptionsspektrum ähnlich zu bereits bekannten Diketopyrrolopyrrolen. Auch wurde die Reaktion von [Rh(acac)(PMe3)2] mit para-Tolylisocyanat untersucht. Es konnte ein cis-phosphan Komplex, bei dem ein para-Tolylisocyanat-Dimer über ein Kohlenstoff- und ein Sauerstoffatom an das Rhodiumzentralatom koordiniert, isoliert und charakterisiert werden. Substitution des Trimethylphosphans im Rh(I)-Präkursors durch einen NHC Liganden, nämlich Me2Im (1,3-dimethylimidazolin-2-yliden) führt zu einem unterschiedlichen Reaktionsverlauf. Ähnliche [3+2] und [3+2+3] Komplexe konnten nicht zweifelsfrei bestätigt werden, dafür konnte aber gezeigt werden, dass sich in der Reaktion bildende cis- und trans-Komplexe im Gleichgewicht mit den verwendeten Startmaterialien befinden. Im zweiten Kapitel dieser Arbeite wurde der Einfluss des Rückgrats von α,ω-bis(arylethynyl)alkanen (α,ω-Diine) auf die Bildung und die photophysikalischen Eigenschaften von 2,5-Bis(aryl)rhodazyklopentadienen untersucht. Dazu wurden mehrere α,ω-Diine mit unterschiedlichem Rückgrat synthetisiert und diese mit [Rh(acac)(PMe3)2] und [Rh(acac)(P(p-tolyl)3)2] in äquimolaren Mengen reagiert. Es konnte ein schnellerer Verbrauch des Rh(I)-Präkursors bei der Verwendung von vororganisierten α,ω-Diinen mit elektronenziehenden Substituenten am Rückgrat festgestellt werden. Die PMe3-substituierten Rhodazyklopentadiene zeigen Fluoreszenz, trotz der Anwesenheit eines Schwermetalls. Lebenszeiten von τF < 1 ns und Quantenausbeuten von Φ < 0.01, ähnlich wie in P(p-tolyl)-substituierten 2,5-Bis(arylethynyl)rhodazyklopentadienen wurden beobachtet. Bei einem isolierten P(p-tolyl)-substituierten 2,5-Bis(aryl)rhodazyklopentadien konnten mehrere Lebenszeiten, wie auch unterschiedliche Absorptions- und Anregungsspektren detektiert werden, was zu der Schlussfolgerung führt, dass in Lösung mehrere Spezies vorhanden sind. Die Reaktion von [Rh(acac)(Me2Im)2] mit Dimethyl 4,4'-(naphthalen-1,8-diylbis(ethyn-2,1-diyl))dibenzoat führt zur Bildung einer Mischung aus trans- und cis-NHC-substituierter 2,5-Bis(aryl)rhodazyklopentadienen. Im dritten Kapitel, wurde die Bildung lumineszenter Dimere und Trimere aus der Umsetzung von verschiedenen α,ω-Diinen mit katalytischen Mengen verschiedener acac- und diethyldithiocarbamat-substituierter Rhodium(I)-Katalysatoren mit (chelatisierenden) phosphanen untersucht. Anschließend wurden die photophysikalischen Eigenschaften der Dimere und Trimere untersucht und mit para-Terphenyl verglichen. Dabei wurden ähnliche Lebenszeiten, eine geringere Quantenausbeute wie auch größere Stokes-Verschiebungen der Dimere und Trimere im Vergleich zu para-Terphenyl gefunden. Auch wurde die Reaktion zwischen einem bimetallischen Rhodium Komplex [Rh2(ox)(P(p-tolyl)3)4] (ox: oxalat) und einem CO2Me-substituiertem α,ω-bis(arylbutadiynyl)alkan (α,ω-Tetrain) untersucht. In dieser Umsetzung reagierte nur eine der beiden möglichen Rhodium(I)-zentren mit dem α,ω-Tetrain unter Bildung eines 2,5-Bis(arylethynyl)rhodazyklopentadiens. Die photophysikalischen Eigenschaften dieser gemischten Rhodium(I)/(III)-Spezies zeigt nur marginale unterschiede, verglichen mit einem mononuklearen P(p-tolyl)- und CO2Me-substituiertem 2,5-Bis(arylethynyl)rhodazyklopentadiens, welches zuvor im Arbeitskreis Marder schon synthetisiert wurde.

D) Zusammenfassung Im Rahmen der vorgestellten Doktorarbeit wurde die Reaktivität des Metalloborylenkomplexes [{(η5-C5Me5)Fe(CO)2}(μ-B){Cr(CO)5}] (43) gegenüber weiterer Übergangsmetallfragmente, verschiedener Mono- bzw. Dialkine sowie unterschiedlicher Isonitrile untersucht. Mittels spektroskopischer und struktureller Befunde der dabei synthetisierten Verbindungen konnten bekannte Sachverhalte bestätigt und neue Erkenntnisse über die Metall–Bor-Bindung erhalten werden. Der Boridokomplex [{(η5-C5Me5)Fe(CO)2}(μ-B){W(CO)5}] (73) konnte auf dem klassischen Weg einer doppelten Salzeliminierungsreaktion des Dichloroborylkomplexes 11 und dem Metallcarbonylat Na2[W(CO)5] in einer Ausbeute von 46% dargestellt werden (Abbildung 96). Abbildung 96: Synthese des Boridokomplexes 73. Verbindung 73 weist die für terminale Borylenkomplexe charakteristische, lineare FeBW Einheit sowie ein extrem tieffeldverschobenes 11B{1H}-NMR-Signal auf. Es gelang ebenfalls, die Metalloborylen-Einheit {(η5-C5Me5)Fe(CO)2(B:)} aus 43 auf ein weiteres Übergangsmetall-Fragment zu übertragen. Dieser intermetallische Transfer bietet neben der klassischen Salzeliminierungsreaktion einen neuen Syntheseweg für Boridokomplexe. Die Umsetzung von 43 mit dem Übergangsmetallkomplex [(η5 C5H5)(H)W(CO)3] resultiert in 52%-iger Ausbeute in der Bildung des Hydrid-verbrückten Boridokomplexes [{(η5-C5Me5)(CO)2Fe}(µ-B)(µ-H){CpW(CO)2}] (74) (Abbildung 97). Röntgenkristallographische Untersuchungen sowie NMR-spektroskopische Daten belegen die verbrückende Position des Hydridoliganden über die W–B-Bindung der linearen FeBW Einheit. Abbildung 97: Synthese des hydrid-verbrückten Boridokomplexes 74. Aus den Umsetzungen der Hydrid-verbrückten Boridokomplexe [{(η5-C5Me5)(CO)2Fe} (µ B)(µ-H){CpM(CO)2}] (M = W (74), Mo (75)) mit einem Äquivalent des Metall-basischen Platin-(0)-Komplexes [Pt(PCy3)2] konnten die Trimetallo-Boridokomplexe 76 und 77 in Ausbeuten von 27% und 33% isoliert und vollständig charakterisiert werden (Abbildung 98). Sie weisen die für Metall-basenstabilisierten Boridokomplexe typische T-förmige Struktur mit einem verbrückenden Hydridoliganden zwischen der M–Pt-Bindung sowie einer verbrückenden Carbonylgruppe zwischen der Fe–Pt-Bindung auf. Des Weiteren zeigte sich, dass in beiden Verbindungen die M–B-Bindungsabstände vergleichbar mit denen anderer Boridokomplexe sind, die Pt–B-Bindungsabstände jedoch gegenüber Platin-Borylkomplexen deutlich verlängert sind. Dieser Befund wurde bereits für andere Metall-Basen-Addukte beschrieben. Mit einem weiteren Metallbasen-Fragment gelang es die noch freie Koordinationsstelle am Bor-Zentrum zu besetzen. Hierzu wurden die Verbindungen 76 und 77 mit einem zweiten Äquivalent des niedervalenten Metallkomplexes [Pt(PCy3)2] umgesetzt (Abbildung 98). Folglich konnten die tetranuklearen Komplexe 78 und 79 in Ausbeuten von 44% und 30% isoliert werden. Die 1H-NMR-Kopplungsschemata des Hydridoliganden bestätigen seine verbrückende Position zwischen dem Metall (Wolfram, Molybdän) und Platin. Obwohl die Festkörperstruktur von 79 zwei unterschiedliche {Pt(PCy3)}-Fragmente aufweist, zeigt das 31P{1H}-NMR-Spektrum in Lösung nur ein Signal. Somit liegt bei Raumtemperatur in Lösung eine Fluktuation der verbrückenden Carbonylgruppe sowie des Hydridoliganden vor. Entgegen den Erwartungen nimmt Verbindung 79 eine stark gekippte Anordnung ein und nicht, wie die meisten bekannten Tetrametallo-Boridokomplexe eine quadratisch-planare Koordination (Anti-van`t Hoff-Le Bel-Verbindungen). Abbildung 98: Reaktivität des hydrid-verbrückten Boridokomplexes 74 gegenüber [Pt(PCy3)2]. Des Weiteren gelang es die Metalloborylen-Einheit {(η5-C5Me5)Fe(CO)2(B:)} aus 43 auf einige unterschiedlich substituierte Alkine zu übertragen und die Verbindungsklasse der bislang erst zwei bekannten Eisen-substituierten Borirene auf die Verbindungen 81-86 zu erweitern, welche in Ausbeuten von 24-61% isoliert werden konnten (Abbildung 99). Abbildung 99: Synthese der Ferroborirene 81-86. Das charakteristische Strukturmerkmal dieser Verbindungsklasse stellt der dreigliedrige Boracyclus dar, dessen Verkürzung der BC bzw. Verlängerung der C–C-Bindungen gegenüber B–C-Einfach- bzw. C=C Doppelbindungen auf eine Delokalisierung der π Elektronen über ein bindendes Molekülorbital bestehend aus den p-Orbitalen der Ring-Atome hindeuten. Durch den thermisch induzierten Borylentransfer und drastische Reaktionsbedingungen gelang es erstmals, ein Ferro(bis)boriren (87) vollständig zu charakterisieren. Die Umsetzung von 43 mit verschiedenen Dialkinen führte zur Bildung der Ferro(bis)borirene 87 89 (Abbildung 100). Abbildung 100: Synthese der Ferro(bis)borirene 87-89. Aufgrund der Verkürzung der C–C-Einfachbindung zwischen den beiden Dreiringen (1.411(3) Å) kann in dem Ferro(bis)boriren 87 von einer Delokalisation der π Elektronen über beide Boracyclen hinweg ausgegangen werden. Zahlreiche Versuche zur Spaltung der Fe–B-Bindung des Ferroborirens 63 mit H2, Br2 oder HCl, um Zugang zu Borirene mit veränderten Eigenschaften zu erhalten, waren nicht erfolgreich. Auch einige Quarternisierungsversuche des Ferroborirens 63 mit den weniger basischen Pyridinderivaten (3,5-Lutidin, 4 Picolin, 4-(Dimethylamino)-pyridin) waren nicht erfolgreich. Die Reaktionskontrolle mittels 11B{1H} NMR-Spektroskopie zeigte immer nur das Eduktsignal bei δ = 63.4 ppm. Sowohl nach dem Erhitzen für mehrere Stunden auf 80 °C sowie durch Abkühlen der Reaktionslösung war keine Reaktion zu erkennen. Die Umsetzung von 63 mit einem cyclischen Alkylaminocarben lieferte ebenfalls keine Reaktion. Weitere Untersuchungen zur Reaktivität von 63 ergaben, dass es durch die Umsetzung von 63 mit zwei Äquivalenten eines N-heterocyclischen Carbens zu einer heterolytischen FeB Bindungsspaltung unter Bildung der Boroniumionen 90-92 kommt (Abbildung 101). Auf diese Weise konnte das erste Borironium-Salz eines Borirens erhalten werden. Abbildung 101: Synthese der Boroniumionen 90-92. Durch die Quarternisierung des Boratoms ist in den Borironiumionen eine Delokalisierung der zwei π Elektronen über ein bindendes Molekülorbital bestehend aus den p-Orbitalen der Ring-Atome nicht mehr möglich, dies spiegelt sich in der Verlängerung der BC- sowie Verkürzung der C–C-Bindungen im Vergleich zur Ausgangsverbindung wieder. Ein weiteres Projekt dieser Arbeit umfasste Untersuchungen zur Reaktivität von Manganborylkomplexen gegenüber Isonitrilen. Es zeigte sich, dass durch Umsetzung des Mangan(dibromboryl)komplexes (94) mit Cyclohexyl- bzw. tert-Butylisonirtil die Lewis Säure-Base-Addukte 95 und 96 gebildet werden. Abbildung 102: Synthese der Lewis-Säure-Base-Addukte 95und 96. Im Gegensatz hierzu kommt es bei der Umsetzung des Phosphan-substituierten Manganborylkomplexes 98 mit Cyclohexyl- bzw. tert-Butylisonirtil zu keiner Adduktbildung, sondern zu einer Insertion zweier Isonitrile in die MnB Bindung unter Bildung eines carbenartigen Mangankomplexes und einem viergliedrigen Ring bestehend aus dem Kohlenstoff- und dem Stickstoffatom eines Isonitrils, dem Kohlenstoffatom des zweiten Isonitrils sowie dem Boratom der {BCl2}-Gruppe. Des Weiteren wurden zwei Carbonylgruppen durch Isonitrile ausgetauscht (Abbildung 103). Abbildung 103: Synthese der Isonitrilinsertionskomplexe 99 und 100. Das letzte Projekt dieser Arbeit umfasste die Untersuchung der Reaktivität von 43 gegenüber Isonitrilen. Während die Umsetzung des Boridokomplexes 43 mit tert-Butyl- bzw. Mesitylisonitril keine selektive Reaktion lieferte, führte die Umsetzung von 43 mit drei Äquivalenten Cyclohexylisonitril zu einer Insertion der Isonitrile in beide MB-Bindungen und somit zur Bildung der [2.3] Spiro-Verbindung 103. Da der Metalloborylenkomplex 43 formal eine Eisenboryl- und eine Chromborylen-Funktionalität aufweist, werden dementsprechend in dieser Reaktion zwei unterschiedliche Reaktivitäten in einem Molekül vereinigt. Diese sind zum einen vergleichbar zu der des Eisen(dichlorboryl)komplexes 11 und zum anderen zu der des Chrom(aminoborylen)komplexes 17. Abbildung 104: Synthese der [2,3]-Spiroverbindung 103. Bei der Umsetzung von 43 mit Supermesitylisonitril konnte anhand geeigneter Kristalle für die Röntgenstrukturanalyse das Chrom-Spaltungsprodukt [(OC)4(Mes*NC)2Cr] (109) erhalten werden. Dieser Befund sowie quantenchemische Rechnungen sprechen für die Bildung von 115 (Abbildung 105). Abbildung 105: Umsetzung von 43 mit Mes*NC. In den Untersuchungen zu der Isonitril-insertierten [2.3] Spiro-Verbindung 103 konnte zum einen die Reversibilität der Isonitrilinsertion in die FeB-Bindung durch Umsetzung mit der starken Lewis-Säure Tris(pentafluorphenyl)boran unter der Bildung des Lewis-Säure-Base-Addukts (C5F5)3B−CNtBu vermutet werden. Weitere Reaktivitätsuntersuchungen zu 103 zeigen, dass durch die HCl-Addition an die NB Bindung des dreigliedrigen Rings der Eisencarbenkomplex 118 gebildet wird (Abbildung 106). Dieser Befund deutet darauf hin, dass es sich bei der B–N-Bindung in 103 eher um eine dative N→B-Wechselwirkung handelt und diese somit leichter gespalten werden kann als die B–C-Einfachbindung des dreigliedrigen Rings. Abbildung 106: Synthese der Verbindung 118. / E) Summary This work aims to investigate the reactivity of the metalloborylene complex [{(η5 C5Me5)Fe(CO)2}(μ-B){Cr(CO)5}] (43) towards other transition metal complexes, a variety of mono- and dialkynes, and several isonitriles. Thereby, discussion of spectroscopical and structural data of the prepared compounds confirms known facts and helps to determine the nature of the metal–boron bond. According to a well-established synthetic protocol, the borido complex [{(η5 C5Me5)Fe(CO)2}(μ-B){W(CO)5}] (73) could be prepared by a double salt-elimination reaction of the dichloroboryl compound 11 and the corresponding metal carbonylate Na2[W(CO)5] in isolated yields of 46% (Figure 107). Figure 107: Synthesis of the borido complex 73. As observed for related metalloborylene species, the borido complex 73 shows the typical linear FeB–W moiety (178.5(2)°) as well as a low-field-shifted 11B{1H} NMR (δ = 204.6 ppm) resonance. The borido complex 43 can be employed as a synthetic source of the metalloborylene fragment {(η5 C5Me5)Fe(CO)2(B:)}. The metalloborylene complex is known for its ability to transfer the borylene moiety to both organic and organometallic fragments. Thus, reaction of 43 with the tungsten hydride complex [(η5 C5H5)(H)W(CO)3] leads to the dinuclear hydridoborylene complex [{(η5-C5Me5)(CO)2Fe}(µ-B)(µ-H){CpW(CO)2}] (74) in yields of 52% (Figure 108). This intermetallic borylene transfer offers an alternative synthesis route to the well-known salt-elimination reaction. X-ray crystallographic studies and NMR spectroscopic data confirmed the bridging position of the hydride between the tungsten and the boron center. Figure 108: Synthesis of the borido complex 74. The addition of one equivalent of the zerovalent platinum fragment [Pt(PCy3)2] to the hydridoborylene complexes [{(η5-C5Me5)(CO)2Fe}(µ B)(µ-H){CpM(CO)2}] (M = W (74), M = Mo (75)) results in BH-bond breakage and the formation of the T-shaped trinuclear borido complexes [{(η5-C5Me5)Fe(CO)}(µ-CO){Pt(PCy3)}{CpM(CO)2}(µ3-B)] (M = W (76), Mo (77)) (Figure 109). The hydrido ligand occupies a bridging position between the MPt bond and single crystal X-ray analysis confirmed the absence of a BH interaction. Single crystal X ray diffraction studies of 76 and 77 revealed MB bond distances comparable to those found for other borido complexes. In addition, the PtB distances are significantly elongated and resemble those found in metal base adducts of other boron species. With an additional equivalent of the [Pt(PCy3)2] fragment it was possible to occupy the last free coordination site at the central boron atom. Thus, the tetranuclear species [{(Cp*)Fe(CO)}(µ-CO){Pt(PCy3)2}{CpM(CO)2}(µ4-B)] (M = W (78), M = Mo (79)) (Figure 109) were obtained in isolated yields of 44% and 30%. As was determined by the solid-state structure, the complex 79 retains the bridging hydride and carbonyl ligands of its precursor 77, adding a [Pt(PCy3)2] fragment to the boron atom held in place by two further bridging carbonyl ligands. The boron atom in 79 is even more distorted from planarity (angular sum around boron: 335.7(7)°) than the two published examples of planar tetracoordinate boron complexes (362.4° and 364.6°). Consequently the four metal atoms and the boron (FeBMo: 162.5(3)°, PtBPt: 91.1(2)°) form a saw-horse geometry and not the expected nearly-square-planar coordination mode (Anti-van`t Hoff-Le Bel-compounds). The 31P{1H} NMR spectra shows only one signal in solution, thus the bridging hydride and carbonyl ligands are fluxional at room temperature. Figure 109: Synthesis of the tri- and tetranuclear borido complexes 76-79. Furthermore, the metalloborylene moiety {(η5-C5Me5)Fe(CO)2(B:)} of 43 can also be transferred successfully to alkynes. The thermal borylene transfer has turned out to be applicable to a set of alkynes with different functional groups, expanding the class of ferroborirenes to 81-86 (Figure 110), which were obtained in yields of 24-61%. Figure 110: Synthesis of the ferroborirenes 81-86. The characteristic structural feature of these compounds is a three-membered BCC-ring. The short BC bonds as well as the long CC bonds suggests a delocalisation of the two π electrons over a three centered bonding molecular orbital comprised of the pz atomic orbitals of boron and carbon. The first complete characterization of a ferro(bis)borirene (87) was carried out by thermal metalloborylene transfer and drastic reaction conditions. Thus, the reaction of 43 with different diynes leads to the formation of the ferro(bis)borirenes 87-89 (Figure 111). Figure 111: Synthesis of the ferro(bis)borirenes 87-89. Due to the shortening of the C–C single bond between the two boracycles (1.411(3) Å) it can be assumed that there is a strong electronic interaction between the two boracyclopropene rings. Numerous attempts to cleave the Fe–B bond of the ferroborirene 63 with H2, Br2 or HCl to gain access to borirenes with modified properties failed. Additionally, several quaternization attempts of the ring boron atom from 63 with less basic pyridine derivates (3,5-lutidine, 4-(dimethylamino)-pyridine) were unsuccessful. The 11B{1H} NMR spectra showed in all cases only the reactant signal of 63 at δ = 63.4 ppm. The implementation of 63 with a cyclic (alkyl)(amino) carbene also yielded no reaction. Further investigations on the reactivity of 63 showed that it is possible to cleave the FeB bond. Treatment of 63 with two equivalents of the N-heterocyclic carbenes IMe, IMeMe and IiPr results in heterolytic FeB bond cleavage, yielding the boronium cations 90-92 (Figure 112). In this way, the first borironium salts of a borirene could be obtained. Figure 112: Synthesis of the boronium cations 90-92. Because of the quaternization of the boron atom the structural findings for the boronium cations are interpreted as indicative for annihilation of delocalization of the two π electrons over the three-centered bonding molecular orbital comprised of the pz atomic orbitals of boron and carbon. A further topic of this thesis focussed on the reactivity of manganese boryl complexes towards isonitriles. It turns out that the reaction of the dibromoboryl complex 94 with cyclohexyl- or tert-butylisonitrile leads to the formation of the Lewis-base adducts 95 and 96 (Figure 113). Figure 113: Synthesis of the base adducts 95 and 96. In contrast to the afore-mentioned reactions, treatment of the phosphine-substituted manganese dichloroboryl complex 98 with cyclohexyl- or tert-butylisonitrile leads not to the Lewis adduct formation, but insertion of the isonitriles into the MnB bond (Figure 114). In these complexes the former boryl unit is coordinated by the carbon and nitrogen atom of one isonitrile and by the carbon of the second isonitrile, forming a four-membered ring. This compound might be best described as a manganese carbene-like complex. Furthermore, two carbonyl ligands at the manganese were replaced by two isonitriles. Figure 114: Synthesis of insertion complexes 99 and 100. The last objective of this work was the exploration of the reactivity of the borido complex 43 with different isonitriles. While the treatment of the borido complex 43 with tert-butyl- or mesitylisonitrile does not lead to a selective reaction, the reaction of 43 with three equivalents of cyclohexylisonitrile leads to insertion of the isonitriles into the MB bonds, revealing a [2.3] spiro species 103 (Figure 115). In 103, the boron atom is coordinated to three separate isonitrile units, two of which have been coupled head-to-head. In this case, insertion into the FeB single bond shows reactivity similar to that observed with the iron boryl complex 11, while the double insertion into the Cr=B bond is analogous to the reactivity observed for the chromium aminoborylene complex 17. This reactivity, leading to 103, allows an interesting internal comparison of the boryl and borylene functionalities, which show distinct reactivity even within the same molecule. Figure 115: Synthesis of the spiro compound 103. X-ray diffraction of suitable crystals from the treatment of 43 with supermesitylisonitrile confirmed the formation of [(OC)4(Mes*NC)2Cr] (109). This finding, as well as quantum chemical calculations support the formation of 115 (Figure 116). Figure 116: Reaction of 43 with Mes*NC. As we were interested in the nature of the bonding within the three- and four-membered rings of the isonitrile-inserted [2.3] spiro complex 103, further investigations with the strong Lewis acid tris(pentafluorophenyl)borane revealed the formation of the Lewis adduct (C5F5)3B−CNtBu. Furthermore the possibility to selectively add HCl to the B−N bond of the three-membered ring without decomposition of the compound allowed the characterization of 118 (Figure 117). This finding suggests that the B–N bond in 103 can be described as a dative N→B interaction, thus being easier to cleave than the B–C single bond of the three-membered ring.

Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit wurde in drei Teilbereiche untergliedert. Der erste Teil beschäftigte sich mit der Untersuchung des anionischen Systems K[(OC)3M(PMe3)(SiR3)] (M = Fe, Ru, Os; R = Me, Et, Ph) und dessen Reaktivität gegenüber Dihalogenboranen. Der zweite Teil widmete sich der Untersuchung der Reaktivät des Eisenbis(borylen)komplexes 45 gegenüber verschiedenen Lewis-Basen und Lewis-Säuren. Im letzten Teil der Arbeit wurde die Insertion von Metallfragmenten der Übergangsmetalle der Gruppe 8 in die M=B-Doppelbindung des Borylenkomplexes 28 untersucht. Durch Umsetzungen der anionischen Osmiumverbindung 64 mit Cl2BDur und Br2BDur konnten die Borylkomplexe 67 und 68 erhalten werden (SCHEMA 56). Die Untersuchungen zum sterischen Einfluss des Silylsubstituenten zeigten, dass die Osmiumkomplexe 65 und 66 mit SiEt3- bzw. SiPh3-Substituenten in die entsprechenden Borylkomplexe überführt werden können, wobei diese Spezies nicht analysenrein isoliert werden konnten. Der Borylkomplex 68 konnte nachfolgend weder unter thermischen Bedingungen, noch unter Verwendung der Lewis-Base Pyridin bzw. des Halogenabstraktionsmittels Na[BArCl4] in einen terminalen Osmiumborylenkomplex umgewandelt werden (Schema 57). Anfängliche Studien zur Reaktivität der anionischen Rutheniumverbindungen 81-83 gegenüber Dihalogenboranen haben sich auf den sterischen Einfluss der borgebundenen Arylsubstituenten konzentriert. Hierdurch konnte gezeigt werden, dass eine Ph-Substitution keine ausreichende Stabilisierung der entstehenden Borylkomplexe liefert. Im Gegensatz dazu erwies sich der sterische Anspruch von Duryl- und Mesitylsubsituenten als ideal für die Bildung stabiler Borylkomplexe, wohingegen die sterische Überfrachtung der Supermesityl- und Terphenylsubstituenten eine Salzeliminierungsreaktion von vornherein verhindert. Der Einfluss des Halogensubstituenten in X2BDur (X = Cl, Br) wurde anhand der Reaktivität gegenüber 81 näher untersucht. In beiden Fällen konnten die entsprechenden Borylkomplexe 84 und 85 isoliert und charakterisiert werden. Da bei der Umsetzung mit Br2BDur auch noch weitere Produkte zu erkennen waren, wurde der sterische Einfluss des Silylsubstituenten in 82 und 83 auf die Produktverteilung bei Reaktion mit Br2BDur untersucht. Es hat sich gezeigt, dass die Wahl der Reaktionsbedingungen einen starken Einfluss auf den Reaktionsverlauf ausübt. So konnte durch regelmäßiges Entgasen der Reaktionslösung der Rutheniumborylenkomplex 86 erhalten werden, während eine thermische Reaktionsführung unter CO-Atmosphäre selektiv zu einer Silylboraneliminierung führte, dessen Produkt indirekt über die Bildung von [(OC)4Ru(PMe3)] (75) nachgewiesen werden konnte (Schema 59). Während die Umsetzung der analogen Eisenspezies K[(OC)3Fe(PMe3)(SiEt3)] (92) mit Cl2BDur lediglich zu Zersetzung führte, konnte im Verlauf der Reaktion mit Br2BDur eine neue, sehr interessante Reaktivität beobachtet werden. Hier war die Salzeliminierungsreaktion mit einer Alkylboraneliminierung verbunden, wobei der intermediär entstehende Silylenkomplex (95) in situ zum dinuklearen, zweifach-verbrückten Bis(silylen)komplex 94 dimerisierte (SCHEMA 60). Unter photolytischen Bedingungen konnte 94 weiter in den dreifach-verbrückten Bis(silylen)komplex 96 überführt werden, welcher den ersten strukturell charaktersierten Komplex dieser Art darstellt. In SCHEMA 61 sind alle relevanten Reaktivitäten des Systems K[(OC)3M(PMe3)(SiR3)] gegenüber X2BDur (X = Cl, Br) zusammen mit den Ergebnissen vorangegangener Arbeiten in einer Übersicht dargestellt. Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigte sich mit der Reaktivität des Eisenbis(borylen)komplexes [(OC)3Fe(=BDur){=BN(SiMe3)2}] (45). Zunächst wurde 45 mit verschiedenen Lewis-Basen umgesetzt. Während die Umsetzungen mit verschiedenen NHCs (IMe, IMes, IDipp) nur zu Zersetzung führte, konnte durch die Reaktion mit cAACMe der außergewöhnliche Komplex 98 isoliert und vollständig charakterisiert werden (SCHEMA 62). Dieser stellt das erste Beispiel für eine intramolekulare Spaltung eines Carbonylliganden in einem einkernigen Komplex dar. Anschließend wurde die Reaktivität von 45 gegenüber den Lewis-Säuren BBr3, AlBr3 und GaBr3 untersucht. Während die Umsetzung von 45 mit AlBr3 lediglich zu Zersetzung führte, konnte mit GaBr3 als Hauptprodukt Br2BDur nachgewiesen werden. In einem möglichen Reaktionsmechanismus ist die Reaktion mit einer 1,2-Addition des GaBr3 unter Bildung eines Gallylkomplexes verbunden, welcher nach Abspaltung von Br2BDur in einen instabilen Gallylenkomplex übergeht (SCHEMA 63). Die Umsetzung von 45 mit BBr3 lieferte bei tiefen Temperaturen den zweikernigen Tris(borylen)komplex 100 (SCHEMA 64), welcher ein Analogon des wohlbekannten Fe2(CO)9 darstellt. Das abschließende Kapitel dieser Arbeit befasste sich mit der Insertion von Metallfragmenten der Gruppe 8-Übergangsmetalle in die M=B-Doppelbindung von [(OC)5Mo=BN(SiMe3)2] (28). Während bei den Umsetzungen von 28 mit [(OC)4Fe(PMe3)] (90) und [(OC)4Ru(PMe3)] (75) die MOLPs 104 und 105 nur NMR-spektroskopisch nachgewiesen werden konnten, war die Isolierung des MOLPs 103 sowie dessen strukturelle Charakterisierung möglich (SCHEMA 65). Bemerkenswert ist hierbei, dass die Reaktion sowohl unter thermischen als auch unter photolytischen Bedingungen durchgeführt werden kann. / Summary The first part of this work focused on the development of a new route to neutral terminal group 8 transition metal borylene complexes. Thus, the reactivity of the anionic system K[(OC)3M(PMe3)(SiR3)] (M = Fe, Ru, Os; R = Me, Et, Ph) towards dihaloboranes was studied in detail. The second part of this work dealt with the reactivity studies of the iron bis(borylene) complex 45 towards common lewis bases and acids. The final part of this work concentrated on the insertion of group 8 transition metal fragments into the M=B double bond of the molybdenum borylene complex 28. The reaction of the anionic osmium complex 64 with X2BDur (X = Cl, Br) resulted in the formation of the osmium boryl complexes 67 and 68 (SCHEME 1). Studies concerning the steric influence of the silyl substituent showed that the osmium species 65 and 66 containing SiEt3 and SiPh3 groups can also be converted into the respective boryl complexes, while the resulting products could not be isolated. All attempts to convert the osmium boryl complex 68 into an osmium borylene complex, either under thermal conditions or by reaction with lewis bases and halide abstracting reagents, consistently failed (SCHEME 2). Initial studies on the reactivity of the anionic ruthenium complexes 81-83 towards dihaloboranes focused on the steric influence of the aryl ligand on boron. The results clearly showed that the small phenyl substituent is not able to efficiently stabilize the resulting boryl complexes. By contrast, the steric demand of the mesityl and duryl ligands appeared to be sufficient to afford stable boryl complexes, while supermesityl and terphenyl substituents were sterically too encumbered even for the initial salt elimination step (SCHEME 3). The influence of the halide substituents in X2BDur (X = Cl, Br) was evaluated by reactivity studies towards 81. In both cases, boryl complexes 84 and 85 could be isolated and fully characterized. However, reaction of 81 with Br2BDur suggested the formation of additional products, for which reason the steric influence of the silyl substituents in 81 and 82 on the nature of the products was studied in detail. It turned out that the reaction conditions have a strong influence on the observed pathways. Thus, periodical degassing favoured the formation of the neutral terminal ruthenium borylene complex 86, while thermal treatment under an atmosphere of CO led to silyl borane elimination (SCHEME 4). While the reaction of the analogous iron species K[(OC)3Fe(PMe3)(SiEt3)] (92) with Cl2BDur resulted in decomposition, reaction with Br2BDur uncovered a new, highly interesting reactivity pattern. Here, initial salt elimination was followed by alkyl borane elimination step while the in situ generated silylene complex readily dimerized to form the dinuclear bis(silylene) complex 94 (SCHEME 5). Photolysis of 94 in solution subsequently converted 94 into the triply-bridged dinuclear complex 96, which is the first structurally characterized example of this class of compounds. The second part of this work focused on the reactivity of the iron bis(borylene) complex [(OC)3Fe(=BDur){=BN(SiMe3)2}] (45). Intitally, 45 was reacted with different lewis bases. While reaction with NHCs (IMe, IMes, IDipp) only resulted in decomposition, reaction with cAACMe enabled the isolation of the uncommon complex 98 (SCHEME 7), which represents the first example of an intramolecular carbonyl cleavage in a mononuclear complex. Next, the reactivity of 45 towards lewis acids BBr3, AlBr3 and GaBr3 was studied. While reaction of 45 with AlBr3 was accompanied by decomposition, reaction with GaBr3 selectively afforded Br2BDur as the main product. A plausible mechanism involves the 1,2-addition of GaBr3 to afford a gallyl species, which subsequently eliminates Br2BDur to generate a labile gallylene complex (SCHEME 8). At low temperatures, the reaction of 45 with BBr3 resulted in the formation of the dinuclear tris(borylene)complex 100 (SCHEME 9), which can be considered an analogue of the well-known [Fe2(CO)9]. The final part of this work was concerned with the insertion of group 8 transition metal fragments into the M=B-double bond of [(OC)5Mo=BN(SiMe3)2] (28). While the reaction of 28 with [(OC)4Fe(PMe3)] (90) and [(OC)4Ru(PMe3)] (75) afforded the MOLPs 104 and 105, which could only be identified by NMR-spectroscopy, the isolation and structural characterization of the MOLP product 103 of the reaction with [(OC)4Os(PMe3)] (59) was feasible (SCHEME 10). Remarkably, this reaction can be carried out both under thermal and photolytic conditions.

Die Dissertation befasst sich mit der Darstellung von Iminoboranen sowie deren Verwendung bei der Rhodium-vermittelten Synthese von Azaborininen. / The first examples of adducts of cyclic alkyl(amino) carbenes (cAACs) and N-heterocyclic carbenes (NHCs) with iminoboranes have been synthesized and fully characterized. Furthermore new synthetic route to functionalized 1,2 and 1,4-azaborinines has been developed utilizing a [2+2]/[2+4] cycloaddition reaction of di-tert-butyliminoborane and the unsymmetric (tert-butylimino)mesityborane with a series of alkynes in presence of the rhodium complex [{RhCl(PiPr3)2}]2.

Kapitel 1 Darstellung und Reaktivität des Cyanoborylens (3) Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen, in einer dreistufigen Synthese das erste basenstabilisierte Cyanoborylen [(cAAC)B(CN)]4 (3) in hohen Ausbeuten darzustellen (Schema 64). Hervorzuheben ist hierbei, dass dieser Ansatz keine „klassische“ Metallborylen- Vorstufe benötigt, weshalb wenig Synthesestufen und bessere Ausbeuten erreicht werden konnten. Schema 64. Darstellung von [(cAAC)B(CN)]4 (3). Eine erste Besonderheit von [(cAAC)B(CN)]4 (3) ist, dass dieses das einzige bislang bekannte Borylen darstellt, welches eine Stabilisierung durch Oligomerisierung erfährt und somit in Folgereaktionen nicht erst in situ generiert werden muss. Die elektronische Untersuchung von 3 durch Cyclovoltammetrie hat zudem gezeigt, dass 3 ein Redoxpotential von E1/2 = −0.83 V besitzt und somit eine chemische Oxidation zu neuen Verbindungen führen könnte, was durch Umsetzung mit AgCN demonstriert wurde (Schema 65). Hierdurch konnte [(cAAC)B(CN)3] (4) erfolgreich dargestellt und vollständig charakterisiert werden. [(cAAC)B(CN)3] (4) ist erst das zweite strukturell untersuchte basenstabilisierte Tricyanoboran. Zudem wurde die Reaktivität von [(cAAC)B(CN)]4 (3) gegenüber verschiedenen Lewis-Basen untersucht. Ziel hierbei war es, das oligomere Strukturmotiv aufzubrechen und gemischte zweifach basenstabilisierte Borylene zu realisieren. Hierbei konnte eine deutliche Abhängigkeit von der Basenstärke und dem sterischen Anspruch der Lewis-Base aufgedeckt werden. So hat sich gezeigt, dass Lewis-Basen wie THF, MeCN, Pyridin und PEt3 zu schwach sind, um die oligomere Struktur aufzubrechen. Im Gegensatz dazu führten die Umsetzungen von [(cAAC)B(CN)]4 (3) mit den starken Lewis-Basen cAAC bzw. IPr zu keinerlei Umsatz, was vermutlich auf einen zu großen sterischen Anspruch zurückzuführen ist. Dementsprechend verlief die Umsetzung von [(cAAC)B(CN)]4 (3) mit der starken und sterisch nicht anspruchsvollen Base IMeMe erfolgreich und lieferte [(cAAC)B(CN)(IMeMe)] (5) in guten Ausbeuten (Schema 65). Schema 65. Umsetzung von [(cAAC)B(CN)]4 (3) mit AgCN und IMeMe. Während [(cAAC)B(CN)(PEt3)] (6) nicht durch Umsetzung von [(cAAC)B(CN)]4 (3) mit PEt3 zugänglich ist, konnte dieses jedoch auch durch Reduktion von [(cAAC)BBr2(CN)] (2) in Gegenwart von PEt3 erhalten werden (Schema 66). [(cAAC)B(CN)(PEt3)] (6) stellt hierbei das das bislang erste bekannte Phosphan-stabilisierte Borylen dar. Schema 66. Kristallstruktur und Synthese von [(cAAC)B(CN)(PEt3)] 6. Kapitel 2 Reaktivität von 3 gegenüber Chalcogenen und Chalcogeniden In weiterführenden Studien wurde zudem die Reaktivität von 3 gegenüber Chalcogenen und Chalcogeniden im Detail untersucht. Durch Verwendung der entsprechenden Stöchiometrie konnte 3 hierbei selektiv zu den Bor-Chalcogen-Heterocyclen 9, 10, 13-15 umgesetzt werden (Schema 67). Schema 67. Darstellung von 9, 10, 13-15. Diese Ergebnisse wurden anschließend mit der Reaktivität des Konstitutionsisomers LII verglichen. In diesem Zusammenhang konnten 11 und 12 durch stöchiometrische Reaktionsführung dargestellt werden (Schema 68), welche nachfolgend in die bereits erwähnten Verbindungen 9 und 10 überführt werden konnten (Schema 69). Schema 68. Darstellung von 11 und 12. Schema 69. Darstellung von 9 und 10 aus 11 bzw. 12. Des Weiteren konnte 3 erfolgreich mit Ph2Se2, Me2Se2 und Ph2S2 zu 16-18 umgesetzt werden (Schema 70), wobei 16 und 18 auch durch Umsetzung von LII mit Ph2Se2 bzw. Ph2S2 zugänglich sind (Schema 70). Schema 70. Synthese von 16-18. Das tetramere Borylen 3 und das Diboren LII zeigen ähnliche Reaktivitäten gegenüber elementaren Chalcogenen sowie Dichalcogeniden. Lediglich die Darstellung der dreigliedrigen B2E-Heterocyclen 11 und 12 gelingt selektiv nur ausgehend von LII. Kapitel 3 Darstellung und Reaktivität des Borylanions (19) Ein weiterer Aspekt dieser Arbeit beschäftigte sich mit der Synthese und Reaktivität des Borylanions 19, eines der wenigen bekannten nukleophilen Borspezies. Der Zugang zu 19 durch Deprotonierung von 1 (Schema 71) ist hierbei besonders bemerkenswert, da es eine bis dato kaum bekannte bzw. verwendete Methode ist, da borgebundene Wasserstoffatome in der Regel hydridischer Natur sind, weshalb eine Deprotonierung normalerweise nicht möglich ist und nur für zwei weitere Systeme beschrieben ist. Hierzu zählen die Synthese des Dianions XLVII[6a, 6b] und die Synthese des Borylanions XLVIII[45]. Eine Gemeinsamkeit dieser drei Spezies ist die Gegenwart elektronenziehender Cyanidsubstituenten welche eine Umpolung der B‒H-Bindung bedingen, wodurch eine Deprotonierung erst ermöglicht wird. Schema 71. Synthese von 19. Um diesen Sachverhalt genauer zu untersuchen, wurden Rechnungen durchgeführt und die partiellen Ladungen (NBO) des borgebunden Wasserstoff an BH3, [(cAAC)BH3] und 1 auf dem BP86/def2-SVP-Niveau berechnet (Abbildung 53). Abbildung 53. Teilladungen (NBO) von BH3, [(cAAC)BH3] und 1 (BP86/def2-SVP). Durch Austausch eines der Hydride in [(cAAC)BH3] durch eine Cyanogruppe werden die borgebunden Wasserstoffe in 1 deutlich protischer (+0.038, +0.080), wobei schon durch Koordination des cAAC-Liganden an BH3 zwei der vorher hydridischen Wasserstoffe (BH3: partielle Ladung: –0.101) erheblich positiver geladen wird (+0.050). Der nukleophile Charakter von 19 wurde anschließend durch Reaktivitätsstudien untersucht. So führte die Umsetzung von 19 mit [(PPh3)AuCl] zur Bildung von [(cAAC)BH(CN)(AuPPh3)] (20) (Schema 72). Während die Umsetzung von 19 mit Tritylderivaten keine isolierbare Verbindung lieferte, konnte durch Umsetzung mit den schweren, weichen Homologen R3ECl (R = Ph, E = Ge, Sn und Pb; R = Me, E = Sn) eine ganze Reihe von Boranen dargestellt werden (Schema 72). Schema 72. Synthese von 20-24. Die Umsetzung der entsprechenden Silylderivate R3SiCl war hingegen mit einem anderen Reaktionsverlauf verbunden (Schema 73). Schema 73. Synthese von 25-28. Demnach erfolgt die Reaktion von 19, im Gegensatz zu den höheren Homologen, mit den Silylderivaten nicht am weichen, nukleophilen Borzentrum sondern am härteren Cyanostickstoffatom. Demzufolge wurden hierbei zunächst die Silylisonitrilverbindungen 25 und 26 gebildet, wobei 25 labil ist und innerhalb kürzester Zeit in 27 übergeht. Im Gegensatz dazu konnte 28 nur durch Bestrahlung von 26 dargestellt werden. Die Bindungsverhältnisse in 26 wurden zudem auch durch DFT-Rechnungen auf dem BP86/def2-SVP-Niveau untersucht. Die Analyse der Kohn–Sham MOs offenbarte hierbei ein HOMO mit π-Bindungscharakter über die gesamte CcAAC‒B‒CCN-Einheit mit angrenzendem π-Antibindungscharakter über die C‒NEinheiten beider Donorliganden (Abbildung 54). Abbildung 54. Gemessene (links) und berechnete (mitte) Struktur und HOMO (rechts) von 26. Während die Umsetzung von 26 mit Cu(I)Cl dessen hohes Reduktionsvermögen verdeutlichte, führte die Umsetzung mit Lithium in THF zur Bildung des Borylanions 19 und LiSiPh3. Die Reaktion von 26 mit BH3∙SMe2 lieferte hingegen quantitativ [(cAAC)BH3] (29), während bei Umsetzung mit Ph3SnCl quantitativ 22 gebildet wurde (Schema 74). Dieses sehr unterschiedliche Reaktionsverhalten rechtfertigt eine Beschreibung von 26 sowohl als ein Silylisonitrilborylen, als auch eine zwitterionische Silyliumboryl-Spezies. Schema 74. Ambiphile Reaktivität von 26 als neutrales Silylisonitrilborylen (A) oder als zwitterionische Silyliumboryl-Spezies (B). Kapitel 4 Darstellung und Reaktivität von [(cAAC)BH3] (29) Da 1 selektiv deprotoniert werden kann und [(cAAC)BH3] (29) Rechnungen zufolge ebenfalls borgebundene Wasserstoffe mit protischem Charakter besitzt, wurde versucht, diese Reaktivität auf 29 zu übertragen. Demzufolge wurde im Rahmen dieser Arbeit [(cAAC)BH3] (29) dargestellt und dessen Reaktivität gegenüber anionischen (Schema 75) und neutralen (Schema 76) Nukleophilen untersucht. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Umsetzung von [(cAAC)BH3] (29) mit Lithiumorganylen nicht zur Deprotonierung führt, sondern zur Bildung der Lithiumborate 30, 32 und 34, unabhängig von der Hybridisierung des Lithiumorganyls (sp3: LiNp, sp2: LiMes, sp: LiCCPh). Der Reaktionsmechanismus wurde durch DFT-Rechnungen untersucht (Abbildung 47). Diese zeigen eindeutig, das [(cAAC)BH3] (29) in einem Gleichgewicht mit dem entsprechenden Boran [(cAAC‒H)BH2] steht. Bei der stark exergonischen nukleophilen Addition der entsprechenden Basen wird [(cAAC‒H)BH2] aus dem Gleichgewicht entfernt (30: −29.6 kcal∙mol‒1; 32: ‒12.4 kcal∙mol‒1) und die Lithiumborate 30 und 32 gebildet. Diese Lithiumborate gehen dann durch Reaktion mit Me3SiCl in die entsprechenden cAACBoranaddukten 31, 33 und 35 über (Schema 75). Schema 75. Synthese von 30-35. Diese zweistufige Synthese ist deshalb bemerkenswert, da dies einer ungewöhnlichen Substitution an einem sp3-Boran gleichkommt. Des Weiteren wurde die Reaktivität von [(cAAC)BH3] (29) gegenüber neutralen Lewis-Basen untersucht. So konnte bei der Umsetzung mit cAAC Verbindung 36 und bei der Umsetzung mit Pyridin Verbindung 37 erhalten werden (Schema 76). Schema 76. Synthese von 36 und 37. Der Mechanismus der Bildung von 36 und 37 wurde ebenfalls durch DFT-Rechnungen untersucht, welche auf eine reversible Reaktion des Pyridin-Addukts 37 hindeutet. Dies konnte auch experimentell bestätigt werden. Im Gegensatz dazu ist die Bildung von 36 irreversibel. Kapitel 5 Darstellung und Vergleich neuer Diborene Im Rahmen dieser Arbeit ist es zudem gelungen, eine Reihe an NHC-Boranaddukten (42-50) darzustellen und diese zum Großteil in die entsprechenden Diborene (51-58) zu überführen (Schema 77). Schema 77. Synthese der NHC-Boranaddukte 42-50 sowie deren Umsetzung zu den Diborenen 51-58. Die meisten Verbindungen konnten hierbei vollständig charakterisiert und somit die NMR-spektroskopischen und strukturellen Daten miteinander verglichen werden. Die 11B-NMRSignale von 51-58 wurden in einem engen Bereich (20.2 bis 22.5 ppm) beobachtet, welcher sich mit dem von X und XI (21.3 und 22.4 ppm)[17] deckt. Im Festkörper weisen die Diborene einen B‒B-Abstand zwischen 1.576(4) Å (51) und 1.603(4) Å (54) auf, ohne dass ein Trend erkennbar ist. Dieser Bereich ist zudem nahezu identisch mit bereits bekannten IMe-stabilisierten 1,2-Diaryldiborenen (1.585(4) bis 1.593(5) Å).[16-17] Einige dieser Diborene sind durch die entsprechende Wahl des Substitutionsmusters sehr labil und konnten deshalb nicht isoliert werden. Es ist dennoch gelungen UV-vis-spektroskopische Daten von 51, 52, 57 und 58 zu erhalten (Abbildung 55). Abbildung 55. UV-vis-Absorptionsspektren von 51, 52, 57 und 58. Die genaue Analyse der UV-vis-Spektren von 51, 52, 57 und 58 offenbart eine gewisse Abhängigkeit der Maxima vom Substitutionsmuster. Der Vergleich der Diborene 51-58 hat gezeigt, dass das Substitutionsmuster einen entscheidenden Einfluss auf die Lage der Grenzorbitale hat, was die Eigenschaften der Diborene deutlich verändert. So führte die Einführung einer Diphenylaminogruppe am Thienylrest zur Aufhebung der Koplanarität der Th‒B=B‒Th-Ebene, weshalb die entsprechenden Spezies durch die fehlende π-Konjugation sehr labil sind. Diese Beeinflussung der Koplanarität konnte bereits in kleinem Ausmaß bei der Substitution durch eine Me3Si-Gruppe beobachtet werden. Auch der Einfluss unterschiedlicher NHCs wurde untersucht. Während die Einführung von IMeMe kaum einen Einfluss auf die Absorptionsmaxima zeigt, führt die Verwendung von IPr zu einer deutlichen Verschiebung. Als das stabilste Diboren erwies sich im Rahmen dieser Untersuchung das [(IMe)BTh)]2 (X). / Chapter 1 Synthesis and reactivity of cyanoborylene 3 In the context of this work, a successful high-yielding three-step synthesis of the first basestabilised cyanoborylene [(cAAC)B(CN)]4 (3) was developed (Scheme 1). It should be emphasized that this approach does not involve a „classical“ metal borylene precursor, which is why fewer synthetic steps and better yields could be achieved. Scheme 1. Synthesis of the tetrameric borylene [(cAAC)B(CN)]4 (3). The first notable feature of borylene 3 is its unique self-stabilising nature via oligomerization, which means that it does not have to be generated in situ. The electronic properties of 3 were investigated by cyclic voltammetry, showing an oxidation wave at E1/2 = −0.83 V, implying that chemical oxidation could lead to new compounds. This was demonstrated by the reaction with AgCN (Scheme 2) which yielded [(cAAC)B(CN)3] (4). Compound 4 is only the second structurally characterized base-stabilized tricyanoborane. Additionally, the reactivity of 3 with different Lewis bases was investigated. The aim was to break up the tetrameric structural motif and obtain mixed base-stabilized borylenes. This study demonstrated dependence on the strength and steric demands of the Lewis base. Weak Lewis bases such as THF, MeCN, pyridine and PEt3 proved too weak to break up the tetrameric structure. Similarly, the reaction of 3 with strong Lewis bases such as cAAC or IPr remained unsuccessful, probably due to a too large steric hindrance. In contrast, the reaction of 3 with the strong and sterically non-demanding base IMeMe successfully yielded the mixed base borylene [(cAAC)B(CN)(IMeMe)] (5) in high yields (Scheme 2). Scheme 2. Reactions of [(cAAC)B(CN)]4 (3) with AgCN and IMeMe. While [(cAAC)B(CN)(PEt3)] (6) could not obtained by reaction of 3 with PEt3, this could be achieved by reducing [(cAAC)BBr2(CN)] (2) in the presence of excess PEt3 (Scheme 3). [(cAAC)B(CN)(PEt3)] (6) represents the first known phosphine-stabilized borylene. Scheme 3. Synthesis of [(cAAC)B(CN)(PEt3)] 6. Chapter 2 Reactivity of 3 toward chalcogens and chalcogenides In further studies, the reactivity of 3 towards elemental chalcogens was investigated in detail. By using the appropriate stoichiometry, 3 could be selectively converted to the four-, five- or six-membered diborachalcogen heterocycles 9, 10, 13-15 (Scheme 4). Scheme 4. Synthesis of 9, 10, 13-15 from 3. These results were then compared with the reactivity of the constitutional isomer of 3, diborene LII towards elemental chalcogens. In this context, the 3-membered B2E heterocycles 11 and 12 could be prepared by stoichiometric reaction (Scheme 5). These could subsequently be converted into the four-membered B2E2 heterocycles 9 and 10 already mentioned (Scheme 6). Scheme 5. Synthesis of 11 und 12 from diborene LII. Scheme 6. Synthesis of 9 and 10 by ring-expansion of 11 or 12. Furthermore, borylene 3 was successfully converted to the boron dichalcogenides 16-18 with Ph2Se2, Me2Se2, and Ph2S2 (Scheme 7). 16 and 18 were also accessible by reaction of diborene LII with Ph2Se2 and Ph2S2, respectively (Scheme 7). Scheme 7. Synthesis of dichalcogenides 16-18 from borylene 3 and diborene LII. The tetrameric borylene 3 and the diborene LII show similar reactivities towards elemental chalcogens and dichalcogenides. Only the synthesis of the 3-membered B2E heterocycles 11 and 12 succeeds exclusively from LII. Chapter 3 Synthesis and reactivity of the boryl anion (19) Another aspect of this work was the synthesis and reactivity of the (cyano)hydroboryl anion 19, a rare example of a nucleophilic boron species. The access to 19 by deprotonation of the (dihydro)cyanoborane 1 (Scheme 8) is particularly noteworthy, since boron-bonded hydrogen atoms are usually hydridic in nature and not amenable to deprotonation. Only two other systems allowing the deprotonation of a borane have been described. The tricyano-boryl dianion XLVII[6a, 6b] and the synthesis of the dicyanoboryl anion XLVIII[45]. A common feature of these three species is the presence of electron-withdrawing cyanide substituents, which cause an Umpolung of the B−H bond, thus enabling deprotonation. Scheme 8. Synthesis and solid state structure of the boryl anion 19. To investigate this peculiary more closely, calculations were carried out on the BP86/def2-SVPLevel and the partial charges (NBO) of boron-bound hydrogen at BH3, [(cAAC)BH3] and 1 calculated (Figure 1). Figure 1. Partial charges (NBO) of BH3, [(cAAC)BH3] and 1 (BP86/def2-SVP). By replacing one of the hydrides in [(cAAC)BH3] by a cyano group, the boron-bound hydrogens in 1 become significantly more protic (+0.038, +0.080). Even coordination of the cAAC ligand to BH3 results in two of the previously hydridic hydrogens (BH3: partial charge: –0.101) to became much more positive (+0.050). The nucleophilic character of 19 was then examined by reactivity studies. For example, the reaction of 19 with [(PPh3)AuCl] led to the formation of the gold boryl complex [(cAAC)BH(CN)(AuPPh3)] (20) (Scheme 9). While the reaction of 19 with trityl derivatives did not yield any isolable compound, reactions with the heavier group 14 homologues R3ECl (R = Ph, E = Ge, Sn und Pb; R = Me, E = Sn) yielded a series of triorganotetrel boranes, compounds 21-24 (Schema 9). Scheme 9. Synthesis of 20-24 from boryl anion 19. The reaction of the corresponding silyl derivatives R3SiCl with 19, however, provided a different course of reaction (Scheme 10). Scheme 10. Synthesis of 25-28 from boryl anion 19. In contrast to the higher homologues, the reaction of 19 with the silyl derivatives occurs not at the soft, nucleophilic boron center but at the harder cyano nitrogen atom. The silylisonitrile compounds 25 and 26 were initially formed as the kinetic products. However, 25 was labile and transformed rapidly into the silylborane 27. In contrast, the silylborane 28 could only be obtained by irradiation of 26. In addition, the bonding situation in 26 were examined by DFT calculations at the BP86/def2-SVP level. The Kohn–Sham MO analysis revealed a HOMO with π-character over the entire CcAAC‒B‒CCN unit with contiguous π-antibonding character across the C‒N units of both donor ligands (Figure 2). Figure 2. X-ray crystallographic (left) and calculated (center) structure and HOMO (right) of 26 (BP86/def2-SVP). The electronic nature of 26 was also investigated experimentally. While the reaction of 26 with Cu(I)Cl, which yielded Cu(0), demonstrated its high reducing power, the reaction with elemental lithium in THF led to the formation of the boryl anion 19 and LiSiPh3. In contrast, the reaction of 26 with BH3∙SMe2 quantitatively gave [(cAAC)BH3] (29), while the (triphenyltin)borane 22 was quantitatively formed upon reaction with Ph3SnCl (Scheme 11). This divergent reaction behavior justifies a description of 26 as both a silylisonitrile borylene and a zwitterionic silylium boryl species. Scheme 11. Ambiphilic reactivity of 26 as a neutral silylisonitrile borylene (A) or as a zwitterionic silylium boryl species (B). Chapter 4 Synthesis and reactivity of [(cAAC)BH3] (29) Since [(cAAC)BH2(CN)] 1 can be selectively deprotonated and [(cAAC)BH3] (29) also dispays slightly protic boron-bound hydrogens (see Figure 1), attempts were made to deprotonate 29. For this purpose [(cAAC)BH3] (29) was synthesized and its reactivity towards anionic (Scheme 12) and neutral (Scheme 13) nucleophiles was investigated. Instead of a deprotonation, the reaction of [(cAAC)BH3] (29) with organolithium compounds leads tot he formation of lithium borates 30, 32 and 34, in which a hydrogen has migrated from boron to cAAC and the organic residue is bound to the boroncenter. This reactivity is applicable to sp3-, sp2- and sp-hybridized organolithium compounds. The reaction mechanism was also examined by DFT-calculations. These clearly show that [(cAAC)BH3] (29) is in equilibrium with the tautomeric borane [(cAAC‒H)BH2] by migration of one hydrogen from boron to cAAC. The strongly exergonic nucleophilic addition of the LiR bases with [(cAAC‒H)BH2] (30: ‒29.6 kcal∙mol‒1; 32: ‒12.4 kcal∙mol‒1) directly leads to the formation of the lithium borates 30 and 32. The latter then react with Me3SiCl under elimination of LiCl and Me3SiH to form the cAAC-borane adducts 31, 33 and 35 (Scheme 12). Scheme 12. Synthesis of 30-35 by direct nucleophilic substitution at sp3-boron. This two-step synthesis is remarkable because it is effectively an unusual substitution at a sp3-borane. Furthermore, the reactivity of [(cAAC)BH3] (29) towards neutral Lewis bases was investigated. Thus, [(cAAC−H)BH2(cAAC)] 36 was obtained from the reaction with cAAC and [cAAC−H)BH2(pyr)] 37 from the reaction with pyridine (Scheme 13). Scheme 13. Synthesis of 36 and 37 from 29. The mechanism of formation of 36 and 37 was also investigated by DFT calculations, which suggest reversible formation of the pyridine adduct 37. This was also confirmed experimentally in solution by a Van´t Hoff equilibrium analysis and in the solid state by removal of pyridine from 37 to yield pure 29. In contrast, the formation of 36 is irreversible. Chapter 5 Synthesis and comparison of new diborenes In the context of this work, a series of new NHC thienylborane adducts (42-50) was also synthesized and successfully reduced to the corresponding diborenes (51-58) in the majority of cases (Scheme 14). Scheme 14. Synthesis of NHC thienylborane adducts 42-50 and the rediction to the corresponding diborenes 51-58. Most of the compounds were completely characterized, enabling comparison of NMR spectroscopic and structural data. The 11B NMR resonances of 51-58 were observed within a narrow range (20.2 to 22.5 ppm), which was consistent with that of previously reported analogues X and XI (21.3 and 22.4 ppm).[17] In the solid state, the diborenes displayed a B−B distance of 1.576(4) Å (51) to 1.603(4) Å (54), with no apparent trend, depending on their substitution. These bond lenghts are almost identical to already known IMe-stabilized 1,2-diaryldiborenes (1.585(4) to 1.593(5) Å).[16-17] Some of these diborenes were not stable in solution depending on the substitution pattern, and therefore could not be isolated. Nevertheless, UV-vis spectroscopic data of 51, 52, 57 and 58 were obtained (Figure 3). Figure 3. UV-vis-absorption spectra of 51, 52, 57 and 58. Careful analysis of the UV-vis spectra of 51, 52, 57 and 58 revealed some dependence of the absorption maxima upon the substitution patter of the thienyl substituents and the NHC ligands. The comparison of diborene 51-58 showed that the substitution pattern has a decisive influence on the position of the frontier orbitals, which significantly alters the properties of the diborene. Thus, the introduction of a diphenylamino group on the thienyl residue prevents the coplanarity of the thiophenes with the diborene plane, which is why these species are very unstable due to the lack of π-conjugation. This influence on coplanarity and stability was also observed, albeit to a lesser extent, in the Me3Si-substituted thiophene derivatives. The influence of different NHCs was also investigated. While the introduction of IMeMe has nearly no influence on the absorption maxima, the use of IPr leads to a significant shift. Within this study the most stable diborene proved to be [(IMe)BTh]2 (X).

Teil 1: Koordination und Funktionalisierung von Dihydroboranen an Übergangsmetallkomplexen Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen zur Koordination und Funktionalisierung von Dihydroboranen an Übergangsmetallkomplexen durchgeführt. Aufgrund der möglichen Anwendung in Dehydrokupplungsreaktionen wurde die Umwandlung von Dihydroboranen in Borylenkomplexe genauer untersucht. Teil 2: Darstellung neuer Carbodiphosphorane und deren Koordination an ausgewählte Substrate Durch Anwendung einfacher Synthesemethoden konnten in der vorliegenden Arbeit neuartige Carbodiphosphorane dargestellt werden. Diese wurden im weiteren Verlauf der Untersuchungen auf ihre Reaktivität gegenüber ausgewählten Substraten untersucht. / Part 1 Coordination and functionalization of dihydroboranes with transition metal complexes The present work has focused on the coordination and functionalization of dihydroboranes towards various transition metal complexes. In light of possible applications in dehydrocoupling reactions, the conversion of dihydroboranes to borylene complexes was investigated in detail. Part 2 Various carbodiphosphoranes have been synthesized using simple reaction methods. In addition, these carbodiphosphoranes were used to probe the reactivity of this class of compounds towards selected substrates.

The thesis is mainly about the reactivities of borylene complexes. Including the investigation of the reaction of base stabilized terminal borylene with elemental chalcogens. On the other hand the are also the reactivity of borylene with bipyridine species is also studies. A C-H activation of the Cp2WH2 using borylene is also discovered. Finally the reaction of a borylene with Lewis acids such as GaCl3 and InBr3 is also studied. / Die Fragestellung der Arbeit zielte auf die Erforschung der Reaktivität von Borylenkomplexen (20, 22, 43, 50, 90, 104). Reaktionen von Übergangsmetallborylen-Komplexen wurden mit einer Reihe von verschiedenen Reagenzien untersucht, deren Produkte neuartige Bindungsmotive zeigten. Viele der Verbindungen wurden als erste Beispiele ihrer Art isoliert, mit teils sehr ungewöhnlichen strukturellen Eigenschaften. Durch spektroskopische und strukturelle Charakterisierungsmethoden wurden sowohl die Konstitution der Verbindungen bestätigt als auch ihre Bindungsverhältnisse aufgeklärt ...

Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der "Synthese und Reaktivität sterisch anspruchsvoller Iminoborane". Dabei war es möglich, ausgehend von einem Terphenylamin geeignete Aminoborane zu synthetisieren, welche anschließend mit starken, nicht-nukleophilen Basen umgesetzt wurden. Mittels formaler HCl-Eliminierung mit LiTmp gelang auf diese Weise die Darstellung sterisch anspruchsvoller Iminoborane. Der zweite Teil dieser Arbeit befasst sich mit der "Untersuchung von B-B-Doppelbindungen als Bestandteil konjugierter p-Systeme". Durch die Verwendung von sterisch wenig anspruchsvollen Liganden oder Boryl-Substituenten war es möglich planare Diboren-Systeme zu generieren und darüberhinaus Divinyldiborene darzustellen. / The first part of this work deals with the "Synthesis and Reactivity of Sterically Demanding Iminoboranes". Starting with a terphenylamine, it was possible to synthesize aminoboranes, which were then reacted with strong, non-nucleophilic bases. Formal HCl elimination mit LiTmp thus enabled the preparation of sterically demanding iminoboranes. The second part of this thesis focuses on the "Integration of B-B Double Bonds in conjugated p-Systems". By using sterically low damanding ligands or boryl-substituents it was possible to generate planar diborene structures and to synthesize divinyldiborenes.

Die vorliegende Arbeit behandelt im ersten Abschnitt die Synthese und Reaktivität neuartiger Diborane(4). Ebenfalls wurde die Reaktivität von Dihalogendiboranen(4) gegenüber Phenylazid untersucht, wobei symmetrische Vertreter unter Beibehalt der B-B-Bindung die fünfgliedrigen B2N3 Heterocyclen 14 und 15 lieferten. Der zweite Abschnitt dieser Arbeit beschäftigt sich mit der unerwarteten Reaktivität der NHC-stabilisierten μ-Hydridodiborane(5) XXIII und XXIV. Der abschließende Teil dieser Arbeit befasst sich mit den ersten Versuchen zur Darstellung eines CAAC-stabilisierten, Diboranyl-substituierten Borylens. / The first part of this thesis focuses on the synthesis and reactivity of novel diboranes(4). Furthermore, the reactivity of dihalodiboranes(4) towards phenyl azide was investigated. Symmetrical derivatives Ia and IIb gave five-membered B2N3 heterocycles 14 and 15 with retention of the B-B bond. The second chapter of this work deals with the unexpected reactivity of NHC-stabilized μ-hydridodiboranes(5) XXIII and XXIV. The final part of this thesis focuses on the first attempts to synthesize a CAAC-stabilised, diboranyl-substituted borylene.

Im Rahmen der Arbeit werden neue Alkinyl-substituierte Diaryldiborane(4) dargestellt und auf deren Eignung zur Oligomerisierung untersucht. Des Weiteren werden neue 1,2-Dialkinyldiborane(4) synthetisiert und deren Reaktivität beleuchtet. Außerdem werden neue 1,2-Diaryl-1,2-diheteroaryldiborane(4) dargestellt und ebenfalls auf deren Reaktivität hin untersucht. / This work investigates the synthesis of novel alkynyl-functionalised diaryldiboranes(4) and their use in a catenation protocol. Furthermore new 1,2-Dialkynyldiboranes(4) are generated and their behaviour towards different reagents was examined. Also a novel 1,2-Diaryl-1,2-diheteroaryldiborane(4) was prepared and its reactivity was investigated.