Durch diese Arbeit konnten einerseits neuartige sowie bereits bekannte molekulare Tellurringe in Clusterverbindungen und quasi-eindimensionalen Koordinationspolymeren erhalten werden. Die Stabilisierung der zyklischen, homonuklearen Einheiten erfolgt dabei stets durch die Koordination an elektronenreiche Übergangsmetallatome, wobei die koordinierenden Telluratome gegenüber diesen als Zwei-Elektronendonoren fungieren. Die molekularen Clusterverbindungen [M(Te10)](TeX4)2(TeX3)2 (M = Rh, Ir X = Cl, Br) sowie [Ru2(Te10)](TeI4)2(TeI2)2 beinhalten eine übergangsmetallstabilisierte, neutrale Te10-Einheit, wobei jedes Übergangsmetallatom zusätzlich zwei terminale Halogenidotelluratliganden koordiniert. Im neuartigen, zehngliedrigen (Te04Te+0,54Te2)-Fragment finden sich zwei nahezu linear umgebende Telluratome, die als "Tellurbrücke", zwei gefaltete Te4-Ringe zur Vervollständigung der tricyclo[5.1.1.13;5]-Einheit koordinieren. Die Bindungssituation der nahezu linearen Te3-Sequenzen im homonuklearen Fragment sowie die [X-Te-X]-Sequenzen der Halogenidotelluratliganden lassen sich mit 3c4e-Bindungen verstehen. Anhand quantenchemischer Rechnungen konnte die Mehrzentrenbindung sowie die Aussage eines übergangsmetallstabilisierten Fragments bestätigt werden. In den inkommensurabel modulierten Kristallstrukturen (M2Te14I12)(TeI4) Te2I2) (M = Rh, Ir) existieren hingegen zweifach positiv geladene (M2Te14I12)2+-Cluster (M = Rh, Ir) neben nahezu planaren Schichten bestehend aus (TeI4)2--Gruppen und (Te2I2) Molekülen. Das (Te+I2I2) Molekül konnte anhand quantenchemischer Rechnungen als stabiles Molekül in der Gasphase bestätigt werden und stellt ein schweres Homologes des S2Cl2 dar. Die quaternäre Verbindung (Ir2Te14Br12)2(InBr4)2 enthält ebenfalls einen zweifach positiv geladenen Cluster, {[Ir3+2(Te0)4(Te+0,5)4(Te-)2]Te2+2Br-6)2}2+, dessen Ladung durch zwei einfach negativ geladene (In3+Br4)--Gruppen ausgeglichen wird sowie einem neutralen Cluster, [Ir3+2(Te0)4(Te3.-)2](Te2+2Br-6)2, mit einem Te3.--Radikalanion, dessen Existenz mittels ESR-Spektroskopie nachgewiesen wurde. Die aus diskreten Molekülen aufgebaute Verbindung [Ru2(Te6)]TeBr3)4(TeBr2)2 kann je nach Betrachtungsweise entweder als Te6-Ring, der durch zwei (Ru2+Te2+3Br-8)-Kappen umgeben ist oder als [Ru2Te6]4+-Heterokuban, welcher zusätzlich mit Bromidotelluratliganden koordiniert ist, beschrieben werden. In den Kristallstrukturen der ternären Koordinationspolymere [M(Te6)]X3 (M = Rh, Ir; X = Cl, Br, I) verlaufen entlang der c-Achse lineare, positiv geladene [M(Te6)]3+-Ketten (M = Rh,Ir), in denen abwechselnd ein ektronenreiches Übergangsmetallatom und sechsgliedrige Tellurringe koordinativ gebunden sind, wodurch eine hoch symmetrische Anordnung realisiert wird. Dabei zeigt sich aufgrund der starken Bindung an die Übergangsmetallatome eine erhebliche Ringspannung im Vergleich zu den bekannten sechsgliedrigen Tellureinheiten. Isolierte Halogenidionen, welche sich in der Ebene der Übergangsmetallatome befinden, dienen einerseits zum Ladungsausgleich der positiv geladenen Ketten und verbrücken andererseits innerhalb eines Stranges benachbarte Te6-Ringe. Im Koordinationspolymer [Ru(Te8)]Cl2 konnte ein neutraler Te8-Ring mit einer bislang für achtgliedrige Chalkogenmoleküle unbekannten Konformation röntgenographisch nachgewiesen werden. Die Abweichung von der bevorzugten Kronenform, ist wiederum ein E ekt der starken Bindung zwischen den Telluratomen und den Rutheniumatomen. In den linearen, positiv geladenen [Ru(Te8)]2+-Strängen binden 3+3 Telluratome an zwei benachbarte Rutheniumatome. Isolierte Chlorid-Ionen, die zwischen den positiven Strängen eingelagert sind, dienen in der Kristallstruktur zum Ladungsausgleich. Das quaternäre Koordinationspolymer [Ru(Te9)](InCl4)2 beinhaltet eine neuartige, zyklische Te9-Einheit, welche die Vielfalt der tellurreichen Ringstrukturen erweitert. Analog zum ternären Koordinationspolymer [Ru(Te8)]Cl2 gliedert sich die Kristallstruktur in [Ru(Te9)]2+-Stränge, die entlang der c-Achse verlaufen, und dem komplexen Anion (InCl4)-. Ein besonders interessantes Strukturmerkmal der positiv geladenen Stränge stellt das käfigartige Fragment [Ru-(Te9)-Ru] dar, dessen hexazyklischer Aufbau aus kondensierten Fünfringen den isolierten Undecapniktiden Pn113- (Pn = P, As, Sb) topologisch äquivalent ist. Für einen genaueren Einblick in die chemische Bindung der tellurreichen Koordinationspolymere [Rh(Te6)]Cl3, [Ru(Te8)]Cl2 und [Ru(Te9)](InCl4)2 wurden quantenchemische Rechnungen durchgeführt. Eine topologische Analyse der Elektronendichte und des Elektronenlokalisierbarkeitsindikators (ELI-D) an koordinierenden und freien Tellurmolekülen sollte zu detaillierten Aussagen über Gründe der extremen Ringspannung aufgrund der Koordination führen. Zusammenfassend kann feststellt werden, dass die Verzerrung der Tellurringe in den Koordinationspolymeren einerseits der gerichteten Bindung zu den Übergangsmetallatomen geschuldet ist und andererseits um Platz für die sich abstoßenden freien Elektronenpaare zu bekommen. Für weitere Arbeiten könnten zunächst einerseits die Untersuchungen zur Löslichkeit der Clusterverbindung Re4Q4(TeCl2)4Cl8 (Q = S, Se, Te) in organischen Lösungsmitteln als Ausgangspunkt für die Austauschreaktionen der terminalen Halogenidotelluratliganden durch neue verbrückenden Gruppen von Interesse sein. Andererseits kann auch innerhalb des untersuchten Systems, durch Variation der Eduktzusammensetzung, neuartige Tellurmoleküle erwartet sowie die bereits erworbenen Erkenntnisse zur Übertragung auf das leichtere Homologon Selen genutzt werden.

In this work, chemical bonding models are developed and extended by the aid of the quantum-chemical position-space analysis. The chemical bonding models are then utilized to rationalize and predict the structure and conducting properties of MgAgAs-type and other intermetallic compounds. Additionally, new position-space bonding indicators are developed.

Durch diese Arbeit konnten einerseits neuartige sowie bereits bekannte molekulare Tellurringe in Clusterverbindungen und quasi-eindimensionalen Koordinationspolymeren erhalten werden. Die Stabilisierung der zyklischen, homonuklearen Einheiten erfolgt dabei stets durch die Koordination an elektronenreiche Übergangsmetallatome, wobei die koordinierenden Telluratome gegenüber diesen als Zwei-Elektronendonoren fungieren. Die molekularen Clusterverbindungen [M(Te10)](TeX4)2(TeX3)2 (M = Rh, Ir X = Cl, Br) sowie [Ru2(Te10)](TeI4)2(TeI2)2 beinhalten eine übergangsmetallstabilisierte, neutrale Te10-Einheit, wobei jedes Übergangsmetallatom zusätzlich zwei terminale Halogenidotelluratliganden koordiniert. Im neuartigen, zehngliedrigen (Te04Te+0,54Te2)-Fragment finden sich zwei nahezu linear umgebende Telluratome, die als "Tellurbrücke", zwei gefaltete Te4-Ringe zur Vervollständigung der tricyclo[5.1.1.13;5]-Einheit koordinieren. Die Bindungssituation der nahezu linearen Te3-Sequenzen im homonuklearen Fragment sowie die [X-Te-X]-Sequenzen der Halogenidotelluratliganden lassen sich mit 3c4e-Bindungen verstehen. Anhand quantenchemischer Rechnungen konnte die Mehrzentrenbindung sowie die Aussage eines übergangsmetallstabilisierten Fragments bestätigt werden. In den inkommensurabel modulierten Kristallstrukturen (M2Te14I12)(TeI4) Te2I2) (M = Rh, Ir) existieren hingegen zweifach positiv geladene (M2Te14I12)2+-Cluster (M = Rh, Ir) neben nahezu planaren Schichten bestehend aus (TeI4)2--Gruppen und (Te2I2) Molekülen. Das (Te+I2I2) Molekül konnte anhand quantenchemischer Rechnungen als stabiles Molekül in der Gasphase bestätigt werden und stellt ein schweres Homologes des S2Cl2 dar. Die quaternäre Verbindung (Ir2Te14Br12)2(InBr4)2 enthält ebenfalls einen zweifach positiv geladenen Cluster, {[Ir3+2(Te0)4(Te+0,5)4(Te-)2]Te2+2Br-6)2}2+, dessen Ladung durch zwei einfach negativ geladene (In3+Br4)--Gruppen ausgeglichen wird sowie einem neutralen Cluster, [Ir3+2(Te0)4(Te3.-)2](Te2+2Br-6)2, mit einem Te3.--Radikalanion, dessen Existenz mittels ESR-Spektroskopie nachgewiesen wurde. Die aus diskreten Molekülen aufgebaute Verbindung [Ru2(Te6)]TeBr3)4(TeBr2)2 kann je nach Betrachtungsweise entweder als Te6-Ring, der durch zwei (Ru2+Te2+3Br-8)-Kappen umgeben ist oder als [Ru2Te6]4+-Heterokuban, welcher zusätzlich mit Bromidotelluratliganden koordiniert ist, beschrieben werden. In den Kristallstrukturen der ternären Koordinationspolymere [M(Te6)]X3 (M = Rh, Ir; X = Cl, Br, I) verlaufen entlang der c-Achse lineare, positiv geladene [M(Te6)]3+-Ketten (M = Rh,Ir), in denen abwechselnd ein ektronenreiches Übergangsmetallatom und sechsgliedrige Tellurringe koordinativ gebunden sind, wodurch eine hoch symmetrische Anordnung realisiert wird. Dabei zeigt sich aufgrund der starken Bindung an die Übergangsmetallatome eine erhebliche Ringspannung im Vergleich zu den bekannten sechsgliedrigen Tellureinheiten. Isolierte Halogenidionen, welche sich in der Ebene der Übergangsmetallatome befinden, dienen einerseits zum Ladungsausgleich der positiv geladenen Ketten und verbrücken andererseits innerhalb eines Stranges benachbarte Te6-Ringe. Im Koordinationspolymer [Ru(Te8)]Cl2 konnte ein neutraler Te8-Ring mit einer bislang für achtgliedrige Chalkogenmoleküle unbekannten Konformation röntgenographisch nachgewiesen werden. Die Abweichung von der bevorzugten Kronenform, ist wiederum ein E ekt der starken Bindung zwischen den Telluratomen und den Rutheniumatomen. In den linearen, positiv geladenen [Ru(Te8)]2+-Strängen binden 3+3 Telluratome an zwei benachbarte Rutheniumatome. Isolierte Chlorid-Ionen, die zwischen den positiven Strängen eingelagert sind, dienen in der Kristallstruktur zum Ladungsausgleich. Das quaternäre Koordinationspolymer [Ru(Te9)](InCl4)2 beinhaltet eine neuartige, zyklische Te9-Einheit, welche die Vielfalt der tellurreichen Ringstrukturen erweitert. Analog zum ternären Koordinationspolymer [Ru(Te8)]Cl2 gliedert sich die Kristallstruktur in [Ru(Te9)]2+-Stränge, die entlang der c-Achse verlaufen, und dem komplexen Anion (InCl4)-. Ein besonders interessantes Strukturmerkmal der positiv geladenen Stränge stellt das käfigartige Fragment [Ru-(Te9)-Ru] dar, dessen hexazyklischer Aufbau aus kondensierten Fünfringen den isolierten Undecapniktiden Pn113- (Pn = P, As, Sb) topologisch äquivalent ist. Für einen genaueren Einblick in die chemische Bindung der tellurreichen Koordinationspolymere [Rh(Te6)]Cl3, [Ru(Te8)]Cl2 und [Ru(Te9)](InCl4)2 wurden quantenchemische Rechnungen durchgeführt. Eine topologische Analyse der Elektronendichte und des Elektronenlokalisierbarkeitsindikators (ELI-D) an koordinierenden und freien Tellurmolekülen sollte zu detaillierten Aussagen über Gründe der extremen Ringspannung aufgrund der Koordination führen. Zusammenfassend kann feststellt werden, dass die Verzerrung der Tellurringe in den Koordinationspolymeren einerseits der gerichteten Bindung zu den Übergangsmetallatomen geschuldet ist und andererseits um Platz für die sich abstoßenden freien Elektronenpaare zu bekommen. Für weitere Arbeiten könnten zunächst einerseits die Untersuchungen zur Löslichkeit der Clusterverbindung Re4Q4(TeCl2)4Cl8 (Q = S, Se, Te) in organischen Lösungsmitteln als Ausgangspunkt für die Austauschreaktionen der terminalen Halogenidotelluratliganden durch neue verbrückenden Gruppen von Interesse sein. Andererseits kann auch innerhalb des untersuchten Systems, durch Variation der Eduktzusammensetzung, neuartige Tellurmoleküle erwartet sowie die bereits erworbenen Erkenntnisse zur Übertragung auf das leichtere Homologon Selen genutzt werden.

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To understand the mechanism of a pressure-induced structural phase transition, it is important to know which bonding changes lead to the stabilization of the new structure. A useful approach in this regard is the quantum chemical topology, which provides a large variety of indicators for the characterization of interatomic interactions. In this work, a number of topological indicators are used to analyze the bonding changes during the pressure-induced phase transition from the cubic diamond (cd) to the β-Sn-type structure of the elements of the 14th group of the periodic table. The ability of these indicators to reflect the presence of the cd → β-Sn transition in experiment for Si, Ge and Sn and its absence for carbon is investigated. Furthermore, the effect of pressure on the interatomic interactions in the cd- and β-Sn-type structures is examined. It is observed that the energy change along the cd → β-Sn transformation pathway correlates with the evolution of certain parameters of the electron density and the electron localizability indicator (ELI-D). Accordingly, criteria of structural stability were formulated based on characteristics of interatomic interactions. These results can serve as guidelines for the investigation of other solid-state phase transformations by the topological methods.

In this work, chemical bonding models are developed and extended by the aid of the quantum-chemical position-space analysis. The chemical bonding models are then utilized to rationalize and predict the structure and conducting properties of MgAgAs-type and other intermetallic compounds. Additionally, new position-space bonding indicators are developed.

To understand the mechanism of a pressure-induced structural phase transition, it is important to know which bonding changes lead to the stabilization of the new structure. A useful approach in this regard is the quantum chemical topology, which provides a large variety of indicators for the characterization of interatomic interactions. In this work, a number of topological indicators are used to analyze the bonding changes during the pressure-induced phase transition from the cubic diamond (cd) to the β-Sn-type structure of the elements of the 14th group of the periodic table. The ability of these indicators to reflect the presence of the cd → β-Sn transition in experiment for Si, Ge and Sn and its absence for carbon is investigated. Furthermore, the effect of pressure on the interatomic interactions in the cd- and β-Sn-type structures is examined. It is observed that the energy change along the cd → β-Sn transformation pathway correlates with the evolution of certain parameters of the electron density and the electron localizability indicator (ELI-D). Accordingly, criteria of structural stability were formulated based on characteristics of interatomic interactions. These results can serve as guidelines for the investigation of other solid-state phase transformations by the topological methods.

Aufgrund ihrer Eigenschaften und möglicher Anwendungen werden Siliciumkomplexe mit O,N,O´-Ligandsystemen in der Literatur beschrieben. Jedoch fehlen bisher Untersuchungen zur Strukturaufklärung. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zahlreiche Silicium-, Germanium- und Zinnkomplexe mit chiralen O,N,O´-Liganden synthetisiert und strukturanalytisch charakterisiert. Dazu wurden die Liganden durch Kondensationsreaktionen von enantiomerenreinen Aminosäuren mit aromatischen ortho-Hydroxyaldehyden bzw. Acetylaceton hergestellt. Die weitere Umsetzung der Liganden mit Elementhalogeniden der Gruppe 14 führte zu den angestrebten Komplexverbindungen. Alle hergestellten Verbindungen wurden umfassend charakterisiert (NMR-, UV/Vis-, IR-Spektroskopie, Elementaranalyse, Einkristallstrukturanalyse, Drehwert). Quantenchemische Berechnungen an einfachen Modellverbindungen sowie an hergestellten Silicium- und Zinnkomplexen führten zu einem grundlegenden Verständnis der Festkörper-NMR-Parameter dieser Verbindungsklasse.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Siliciumkomplexe mit dianionischen Pyrrol-2-carbaldimin-funktionalisierten N,N,O- und N,N,N,N-Chelatliganden synthetisiert und kristallografisch, NMR- und UV/Vis-spektroskopisch und mittels quantenchemischer Berechnungen charakterisiert. Die pentakoordinierten Si-Komplexe mit N,N,O-Ligandrückgraten wiesen in Abhängigkeit von den weiteren Si-gebundenen Substituenten unterschiedlich konfigurierte verzerrt trigonal-bipyramidale Si-Koordinationssphären auf. Die Ursache der Farbigkeit dieser Verbindungen konnte mittels quantenchemischer Berechnungen detailliert erklärt werden. – Die Si-Komplexe mit N,N,N,N-Ligandrückgraten liegen in Abhängigkeit von den weiteren Si-gebundenen Substituenten als 5-fach koordinierte kationische oder neutrale 6-fach koordinierte Si-Komplexe vor. Deren Farbigkeit wurde mittels UV/VIS-Spektroskopie untersucht. Von ausgewählten Komplexen wurden die Tensoren der 29Si-NMR-Verschiebung rechnerisch und CP/MAS-NMR-spektroskopisch bestimmt.

Die Mukaiyama-Aldolreaktion ist die Umsetzung eines Silylenolethers mit einer Carbonylverbindung in Gegenwart einer Lewis-Säure. Diese Reaktion ist eine wichtige Methode zur Knüpfung einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung in der Organischen Chemie. In der vorliegenden Arbeit wird mittels quantenchemischer Methoden ein Einblick in den Mechanismus der Reaktion und die Ursachen der Enantioselektivität gegeben. Ausgehend von der unkatalysierten Reaktion wurde der Mechanismus der von kleineren achiralen Lewis-Säuren wie BF3 und TiCl4 katalysierten bzw. vermittelten Reaktion bearbeitet. Mit dem NEB-Verfahren zur Berechnung des Reaktionsmechanismus der enantioselektiv katalysierten Reaktion kam eine neuartige Möglichkeit zur Optimierung von Reaktionswegen zum Einsatz. Es konnte gezeigt werden, dass die Optimierung auch sehr komplexer Reaktionswege möglich ist. So wurde der gesamte katalytische Cyclus der Ti-BINOL katalysierten Reaktion berechnet, wobei sich der Einsatz der DFTB-Methode (density-functional based tight-binding method) zur Berechnung des Systems als sehr gut geeignet erwies. Die Leistungsfähigkeit der DFTB Methode konnte im Vergleich mit den geometrischen Daten aus Röntgenkristallstrukturanalysen nachgewiesen werden. Die Richtung der stereochemischen Differenzierung konnte in Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen bestimmt werden. Aus diesem Ergebnis war es möglich, ein schematisches Modell zu entwickeln, das die Ursache der Selektivität veranschaulicht.