Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist der Entwurf und die Realisierung kristalliner organisch-anorganischer Festkörper mit wohldefinierten Hohlraumstrukturen auf der Grundlage von Metallkoordinationen. Basierend auf generellen Prinzipien des Crystal Engineering wurden anhand von drei Typen oligofunktioneller Liganden und ausgewählter koordinationschemischer Synthesemethoden neue polymere Komplexverbindungen hergestellt, die im Hinblick auf Koordinationsgeometrie und Liganddimensionalität strukturspezifische Unterschiede aufweisen. Diese sind durch Anwendung von strukturanalytischen Methoden belegt. Untersuchungsergebnisse der polymeren Komplexe als Rezeptoren für leichtflüchtige Lösungsmittel lassen erkennen, dass sich die erzeugten Koordinationspolymere potentiell als Beschichtungen in massensensitiven Sensoren eignen. Weiterhin konnte durch strukturgeometrische Untersuchungen an Modellkomplexen eine strukturelle Grundlage für den zukünftigen Entwurf von Koordinationspolymeren geschaffen werden.

In der vorliegenden Arbeit wird die Synthese von Bismut- und Neodymsilanolaten beschrieben. Durch partielle Hydrolyse ausgewählter Bismutsilanolate konnten neue Bismut-oxo-cluster synthetisiert werden. Die Darstellung von heterometallischen Bismut-Neodym-oxo-clustern ausgehend von Bismut- und Neodymsilanolaten wurde untersucht, ergaben jedoch keine definierten Cluster. Das Thermolyseverhalten der Silanolate und Oxo-cluster wurde beschrieben und die erhaltenen Zersetzungsprodukte charakterisiert. Weiterhin wurden in dieser Arbeit Koordinationspolymere von Bismuthalogeniden mit Phosphonsäureestern synthetisiert. Die so erhaltenen ein- und zweidimensionalen Koordinationspolymere wurde in Hinsicht auf ihr Verhalten unter thermischer Belastung untersucht. Das Hauptaugenmerk der vorliegenden Arbeit lag auf der strukturellen Charakterisierung der synthetisierten Verbindungen insbesondere durch Einkristallröntgenstrukturanalysen. Weiter Methoden wie NMR-Spektroskopie in Lösung und im Festkörper, DTA-TG, IR-Spektroskopie, Pulverröntgendiffraktometrie und Elektronenmikroskopie wurden zur Charakterisierung zur Hilfe genommen. / The present thesis deals with the synthesis of bismuth- and neodym silanolates. The partial hydrolysis of selected bismuth silanolates gave a series of novel bismuth-oxo-clusters. The synthesis of heterometallic bismuth-neodymium-oxo-clusters starting from bismuth- and neodymium silanolates has been assayed but did not give defined clusters. In addition the behavior of the silanolates and oxo-clusters towards thermal decomposition has been studied and the decomposition products have been characterized. In the second part of this work the synthesis of coordination polymers starting from bismuth halides and phosphonic acid esters is presented. Several one- and two-dimensional coordination polymers have been synthesized, structurally characterized and analyzed with respect to their thermally induced decomposition. The main focus of this work was to characterize the novel compounds in particular by single crystal X-ray diffraction analysis. Aditionally, NMR spectroscopy in solution and the solid state, DTA-TG, IR spectroscopy, powder X-ray diffraction and SEM-EDX have been used for the characterization of the products.

Techn. Universiẗat, Diss., 2000--Darmstadt.

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist der Entwurf und die Realisierung kristalliner organisch-anorganischer Festkörper mit wohldefinierten Hohlraumstrukturen auf der Grundlage von Metallkoordinationen. Basierend auf generellen Prinzipien des Crystal Engineering wurden anhand von drei Typen oligofunktioneller Liganden und ausgewählter koordinationschemischer Synthesemethoden neue polymere Komplexverbindungen hergestellt, die im Hinblick auf Koordinationsgeometrie und Liganddimensionalität strukturspezifische Unterschiede aufweisen. Diese sind durch Anwendung von strukturanalytischen Methoden belegt. Untersuchungsergebnisse der polymeren Komplexe als Rezeptoren für leichtflüchtige Lösungsmittel lassen erkennen, dass sich die erzeugten Koordinationspolymere potentiell als Beschichtungen in massensensitiven Sensoren eignen. Weiterhin konnte durch strukturgeometrische Untersuchungen an Modellkomplexen eine strukturelle Grundlage für den zukünftigen Entwurf von Koordinationspolymeren geschaffen werden.

Complexation properties of 2,2':6',2''-terpyridine (tpy) have been studied with a series of first row transition metal ions by UV-vis, 1H NMR and isothermal titration calorimetry and ƒ´H values for the tpy complexation processes have been determined. These studies reveal that Zn2+ is the best suited metal ion for the reversible coordination of the terpyridine ligand. Thus, supramolecular coordination polymerization of perylene bisimide fluorophores containing terpyridine functionalities have been investigated by using Zn2+ as metal ion. The formation of the dimeric complexes in the case of monotopic model comounds and coordination polymerization of ditopic functional building blocks have been confirmed by 1H NMR studies. The optical properties of dimeric and polymeric complexes have been investigated by UV-vis and fluorescence spectroscopy. The Zn2+ coordination to the terpyridine unit does not effect the advantageous fluorescence properties of perylene bisimide moieties. The reversibility of the formation of coordination polymers has been established by 1H NMR and additionally by DOSY NMR and fluorescence anisotropy measurements. Coordination polymer strands can be visualized by atomic force microscopy (AFM), which also reveals the formation of an ordered monolayer film at higher concentration. The average polymer length has been determined by AFM to 15 repeat units, which correlates well with the value estimated by 1H NMR to >10 repeat units. / Die Komplexierungseigenschaften von 2,2':6',2''-Terpyridin (tpy) wurden mit einer Reihe von Übergangsmetallen mittels UV-Vis, 1H-NMR und Isothermer Titrationskalorimetrie (ITC) untersucht, dabei wurde auch die Komplexierungsenthalpie bestimmt. Diese Studien zeigen, dass Zn2+ am besten zum Aufbau reversibler Terpyridin-Koordinationspolymere geeignet ist. Aus diesem Grund wurde die supramolekulare Polymerisation von Terpyridin-funktionalisierten Perylenbisimid-Fluorophoren mit Zn2+ untersucht. Die Bildung des dimeren Komplexes im Fall der monotopen Modellverbindung und des Koordinationspolymers im Fall des ditopen Liganden wurde durch NMR Titrationen bestätigt. Die optischen Eigenschaften der Komplexe wurden durch UV-Vis und Fluoreszenzspektroskopie untersucht. Die Koordination von Zn2+ an die Terpyridin-Einheit zeigt keinen Einfluß auf die vorteilhaften Fluoreszenzeigenschaften der Perylenebisimid-Einheit. Die Reversibilität der Koordinationspolymer-Bildung wurde durch NMR nachgewiesen und zusätzlich durch DOSY NMR und Fluoreszenzanisotropie-Messungen bestätigt. Die Koordinationspolymerstränge können durch Rasterkraftmiskroskopische Messungen (AFM) visualisiert werden. Bei Probenpräparation aus konzentrierter Lösung bildet sich dabei eine Monolage eines geordneten Films. Die durchschnittliche Polymerlänge wurde durch AFM auf ca. 15 Wiederholungseinheiten bestimmt. Dieser Wert stimmt gut mit dem aus NMR-Daten bestimmten Wert von >10 Einheiten überein.

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

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

In der vorliegenden Arbeit wird die Synthese von Bismut- und Neodymsilanolaten beschrieben. Durch partielle Hydrolyse ausgewählter Bismutsilanolate konnten neue Bismut-oxo-cluster synthetisiert werden. Die Darstellung von heterometallischen Bismut-Neodym-oxo-clustern ausgehend von Bismut- und Neodymsilanolaten wurde untersucht, ergaben jedoch keine definierten Cluster. Das Thermolyseverhalten der Silanolate und Oxo-cluster wurde beschrieben und die erhaltenen Zersetzungsprodukte charakterisiert. Weiterhin wurden in dieser Arbeit Koordinationspolymere von Bismuthalogeniden mit Phosphonsäureestern synthetisiert. Die so erhaltenen ein- und zweidimensionalen Koordinationspolymere wurde in Hinsicht auf ihr Verhalten unter thermischer Belastung untersucht. Das Hauptaugenmerk der vorliegenden Arbeit lag auf der strukturellen Charakterisierung der synthetisierten Verbindungen insbesondere durch Einkristallröntgenstrukturanalysen. Weiter Methoden wie NMR-Spektroskopie in Lösung und im Festkörper, DTA-TG, IR-Spektroskopie, Pulverröntgendiffraktometrie und Elektronenmikroskopie wurden zur Charakterisierung zur Hilfe genommen. / The present thesis deals with the synthesis of bismuth- and neodym silanolates. The partial hydrolysis of selected bismuth silanolates gave a series of novel bismuth-oxo-clusters. The synthesis of heterometallic bismuth-neodymium-oxo-clusters starting from bismuth- and neodymium silanolates has been assayed but did not give defined clusters. In addition the behavior of the silanolates and oxo-clusters towards thermal decomposition has been studied and the decomposition products have been characterized. In the second part of this work the synthesis of coordination polymers starting from bismuth halides and phosphonic acid esters is presented. Several one- and two-dimensional coordination polymers have been synthesized, structurally characterized and analyzed with respect to their thermally induced decomposition. The main focus of this work was to characterize the novel compounds in particular by single crystal X-ray diffraction analysis. Aditionally, NMR spectroscopy in solution and the solid state, DTA-TG, IR spectroscopy, powder X-ray diffraction and SEM-EDX have been used for the characterization of the products.

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

Ein zentraler Nachteil der meisten Koordinationspolymere ist, dass sie elektrische Isolatoren sind. In dieser Arbeit wurden konjugierte Koordinationspolymere auf ihre Leitfähigkeit untersucht, die eine Rhodium-Paddle-Wheel-Struktur besitzen. Die Beschichtung auf einer funktionalisierten Oberfläche im Vorfeld der C-AFM-Messung wurde mittels eines selbstgebauten Dip-Coaters realisiert. Koordinationspolymere, die das [Rh2(ac)4]-Paddle-Wheel enthalten, sind unabhängig von den untersuchten Linkern Isolatoren. Werden die Acetatliganden mit drei oder vier Acetamidatliganden ausgetauscht, so ist das entstandene Koordinationspolymer leitfähig. Temperaturabhängige C-AFM-Messungen ergeben eine für hohe Feldstärken konstante Aktivierungsenergie, die je nach Koordinationspolymer zwischen 0,3 eV und 0,7 eV beträgt. Anhand der Ergebnisse wurde gezeigt, dass der Ladungstransport durch einen Hopping Mechanismus dominiert wird. C-AFM ist eine aussagekräftige Methode zur Charakterisierung leitfähiger Koordinationspolymere auf der Oberfläche.