Gegenstand der Dissertation ist die Synthese neuer Organosilicium-Verbindungen durch gezielten schrittweisen Gerüstaufbau zur Erzeugung von Hohlraumstrukturen mit Fähigkeit zur Kristalleinschlussbildung. In diesem Zusammenhang erwies sich die Kombination von Lithiierung plus Salzeliminierung als effiziente Syntheseroute zur kovalenten Verknüpfung von starren ethinylierten Aryleinheiten verschiedener Größe und Symmetrie mit methyl- und phenylsubstituierten Chloroligosilanen und -siloxanen bzw. partiell aminierten Chloroligosilanen. Die so erhaltenen linearen und trigonalen Siliciumorganyle vom triphenylsilyl-substituierten Typ bilden mit verschiedenen Gastsolvenzien ungewöhnlich stabile Einschlussverbindungen. Die trigonale Zielverbindung 1,3,5-Tris[2-(triphenylsilyl)ethinylbenzen tritt im Kristall, weitgehend unabhängig von Größe und Polarität des Gastsolvenz, zu einem starren Wirtgitter mit nahezu idealen ellipsoiden Cavitäten zusammen. Die U-förmige Molekülkonformation in solvenzfreien Kristallen der beschriebenen Organosiloxane stellt eine strukturelle Neuheit für Verbindungen dieses Typs dar.

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die intensive strukturelle Untersuchung von Arylhydrazonen des Pentan-2,4-dion-Typs. Durch Variation des Molekülgerüstes und der Synthese geeigneter Arylhydrazonderivate sowie der anschließenden strukturellen Charakterisierung mittels Röntgen-Einkristallstrukturuntersuchung sollte versucht werden, die Molekülgeometrien sowie packungsbestimmende Parameter zu ermitteln. Dies dient längerfristig der Erschließung dieser Substanzklasse im Sinne des Crystal Engineering zum Aufbau supramolekularer Netzwerkstrukturen und zur Klärung festkörperbedingter Phänomene. Es lässt sich feststellen, dass die untersuchten Arylhydrazone über ein sehr dominantes, intramolekulares, sechsgliedriges Wasserstoffbrückenbindungsmotiv verfügen, welches anhand von 28 Röntgeneinkristallstrukturanalysen von Arylmono- und Dihydrazonen, Hydrazonkomplexen sowie strategisch relevanten Schlüsselverbindungen im Hinblick auf strukturdominierende Parameter untersucht werden konnte. Neben der Analyse der erhaltenen Festkörperstrukturen und dem Vergleich mit berechneten Geometrien, spielte dabei die eingehende Untersuchung unerwarteter Substitutions- und Komplexierungsreaktionen sowie konformell- und tautomer- geprägter Eigenheiten eine wesentliche Rolle, die die Arylhydrazone in Übereinstimmung mit vorangegangenen Betrachtungen als vielgestaltige Substanzklasse bestätigen konnten.

Diverse conformational transitions and aggregations of regioregular head-to-tail polyhexylthiophene in different environments have been studied by means of AFM and UV-vis spectroscopy. A helical conformation of the main chain with 12 thiophenes rings per each helical turn has been proposed. Length of the particles varies from several nanometers to several hundreds nanometers and can be adjusted by the solvents composition or concentration of PATs. Such well-defined organic semiconductor 1D particles can be used as building blocks for future nanoscale and molecular level electronic devices. Oligothiophenes represent one of the most promising class of semiconductive materials for FET fabrication because of their good mobility and environmental stability. However, most of unsubstituted oligothiophenes are insoluble that suppresses their potential industrial utility. On the first stage of the work, conformation, crystalline structure, molecular packing and charge carrier mobility of the highly soluble regiochemically pure [Beta]-substituted sexithiophene were systematically studied. It was found that [Beta, Beta´]-DH6T possesses moderate PR-TRMC charge carrier mobility, but rather low field-effect mobility. The investigation showed that such a poor macroscopic electrical properties of [Beta, Beta´]-DH6T originate neither from the twist of the conjugated system nor from the crystalline disorder, but rather from low-dense crystalline packing and "wrong" molecular orientation. To overcome these obstacles two thiophene-based azomethines were designed to optimize a solubility, self-assembly, and a charge carrier mobility. The idea was to utilize the ability of the amide group to form strong hydrogen bonds in non-polar solvents and in solid state, but to be easily broken in presence of polar solvents. Thus, at the stage of a dissolution and a deposition, when the solubility is important, the hydrogen bonding can be "switched off" simply by addition of polar solvents and then, after the removal of polar additives, the self-assembly can be "switched on". It was found that incorporation of azomethine and amide moieties in the [Alpha, Omega]-position, and hexyl chains in [Beta]-position of quaterthiophene, indeed considerably improves the self-assembly properties without suppression of the solubility. Self-assembly of azomethine oligomers with (QT-amide) and without amide moieties (QT-aniline) were monitored by UV-vis, XRD, and AFM. It was found that QT-amide, processed from solution, forms highly ordered layered (terrace) structures. This aggregation mode is similar to the self-assembly of unsubstituted conjugated oligomers (such as pentacene) occurred upon their evaporation in vacuum. The sum of charge carrier mobilities (PR-TRMC data) for QT-aniline was shown to be below the detectable limit, but the mobility of QT-amide was determined to be 1.10-2 cm2 V-1 s-1. The later is comparable with the mobilities of the best organic semiconductors. All these significant differences in properties of related compounds can be attributed to the hydrogen bonding between QT-amide molecules responsible for the observed self-assembly.

Die Pyrolyse ausgewählter Polysiloxane und Poly(chlor)silane erzeugt meso- und mikroporöses SiC, welches als Hochtemperatur-beständiges Material für Filter, Katalysatorträger und Sensoren ein hohes Anwendungspotential besitzt. Der Pyrolyseprozess bis 1500 °C wird thermogravimetrisch und massenspektrometrisch verfolgt und die resultierenden "Bulk"-Pyrolysate mittels DRIFT-Messungen, Elementaranalyse, XRD, N2-Adsorption und FESEM charakterisiert. Zusammensetzung, Kristallinität und Poreneigenschaften des precursorabgeleiteten SiC lassen sich über die Precursorart sowie über die Pyrolysetemperatur und -dauer steuern. Die Poren entstehen je nach Precursor zwischen 1200 und 1500 °C. Im Falle von mesoporösen Pyrolysaten wird die Porenbildung in erster Linie durch die Abgabe gasförmiger Reaktionsprodukte hervorgerufen. Die Porengrößen dieser Produkte liegen zwischen 6 und 12 nm und die spezifische Oberfläche beträgt bis zu 270 m2/g. Bei den mikroporösen Pyrolysaten, gekennzeichnet durch Poren von 1,5 nm Größe und spezifischen Oberflächen bis 530 m2/g, werden die Poreneigenschaften vor allem durch den im Überschuss vorhandenen elementaren Kohlenstoff geprägt.

Zur Herstellung Organischer Leuchtdioden (OLED) auf der Basis kleiner Moleküle werden geeignete Verbindungen als Ladungstransport- und Emittermaterialien benötigt. Die Arbeit beschreibt die Darstellung heteroaromatischer Triarylamine durch Ringschlussreaktion. Ausgehend von N,N-diarylsubstituierten Thioharnstoffen und -Thiocarbonsäureamiden sowie von geeigneten 2-Halogencarbonylverbindungen wurden arylsubstituierte 2-Aminothiazole und 2-Aminothiophene dargestellt. Durch den Einsatz von bifunktionellen Edukten erhält man so auch 5,5´-verknüpfte, 4,4´-verknüpfte und aminoverknüpfte Hetarensysteme. Die Einführung geeigneter Elektronenakzeptorgruppen in die 5-Stellung des Hetarens gestattet die Darstellung längerwellig absorbierender Farbstoffe, die Fluoreszenz im Festkörper zeigen können. Dabei wurden sowohl 2-Aminothiazole und 2-Aminothiophene durch Substitution am Heterocyclus in Farbstoffe überführt, als auch die Farbstoffe durch die Kondensation von 2,N,N-Triaryl-3-morpholino-thioacrylsäureamiden beziehungsweise von 2-Aza-N,N-diaryl-3-morpholino-thioacrylsäureamiden mit 2-Halogen-carbonylverbindungen und 2-Halogenheterocarbonylverbindungen dargestellt. Die symmetrievermindernden Eigenschaften der dargestellten Hetarene gegenüber der Phenylgruppe erhöhen die für die Stabilität der OLED-Elemente wichtige Glasbildungstendenz und vermindern weiterhin die Fluoreszenzlöschung im Festkörper der dargestellten Farbstoffe. Der beschriebene Verzicht auf metallkatalysierte Bindungsknüpfungsreaktionen ermöglicht eine einfachere Produktreinigung und trägt durch den Wegfall eventueller Fluoreszenzlöschungsprozesse an Schwermetallatomen zu einer höheren Effizienz der Elektrolumineszenzbauelemente bei.

Chemische Synthese und Charakterisierung von Sauerstoff- und Schwefel-Heteroporphyrinen und ihren Mn(II)-, Co(II)-, Cu(II)-, Zn(II)- und Pd(II)-Komplexen. Strukturelle und spektroskopische Beschreibung der Liganden und Komplexe durch Röntgendiffraktometrie, EXAFS, NMR, UVVIS, Fluoreszenzspektroskopie, CV unf MS. Darstellung und Beschreibung dendritischer Heteroporphyrinmoleküle.

Die Spaltspuren-Datierung als wesentliche Methode aus dem Bereich der Niedrigtemperatur-Thermochronologie basiert auf der Zählung und Messung geätzter Spuren unter dem Mikroskop. Für eine akkurate Altersbestimmung ist daher das Verständnis der Ätzung von größter Bedeutung. Ein atomistisches Modell und eine Monte-Carlo Computersimulation erklären Ätzgruben-Formen und deren Größenwachstum. Thermochronologie wird in zwei Fallstudien angewendet: eine umfassende Studie über die tektonische Entwicklung Zentralamerikas seit dem Paläozoikum zeigt, wie Geo- und Thermochronologie, Strukturgeologie und Petrologie zusammenarbeiten können, um >400 Ma einer komplexen tektonischen Geschichte zu enträtseln. Eine thermochronologische Studie im Pamir, Tadschikistan betont vor allem die Möglichkeiten, die sich aus der Anwendung der Thermochronologie auf dem Gebiet der Geomorphologie und Neotektonik eröffnen.

6H-1,2-Oxazines were functionalised at the C-C double bond by 1,3-dipolar cycloadditions and halogenation reactions. The reactions were carried out with 6-ethoxy-3-phenyl-6H-1,2-oxazine, 6-ethoxy-3-ethoxycarbonyl-6H-1,2-oxazine and 6-ethoxy-3-trifluoromethyl-6H-1,2-oxazine. The cycloadditions of 6H-1,2-oxazines were performed with nitrile oxides, nitrile imines, nitrile ylides, diazoalkanes, azomethine ylides and a nitrone. High diastereoselectivity was observed, induced by the steric hindrance of the ethoxy group at the 6H-1,2-oxazines. The cycloadditions occur with high regioselectivity. In addition, the constitutions of the bicycles were predicted by the frontier-orbital model using the semi-empirical PM3-method, and subsequently compared with those of the isolated products. The low strength of the N-O bond of 1,2-oxazines can often be used for mild hydrogenolysis reactions, but the reductions of the biheterocycles obtained here were not selective and led in most cases to decomposition. For the derivatives of 3-ethoxycarbonyl-3a,7a-dihydro-4H-isoxazolo[5,4-d]-1,2-oxazine the conversion of the five-membered ring into cis-configurated α-hydroxynitriles (saponification and decarboxylation) was demonstrated. Finally, the 4-chloro- and 4-bromo-6H-1,2-oxazines were prepared in good yields. Investigations with palladium catalysed coupling reactions were initiated. The halogen of 4-bromo-6H-1,2-oxazines was substituted by the phenyl group of benzolboronic acid using the Suzuki method. / Im Verlauf dieser Arbeit wurden 6H-1,2-Oxazine an der C-C-Doppelbindung durch 1,3-dipolare Cycloadditionen und Halogenierungen funktionalisiert. Als Modellsubstrate für die 6H-1,2-Oxazine wurden 6-Ethoxy-3-phenyl-6H-1,2-oxazin, 6-Ethoxy-3-ethoxycarbonyl-6H-1,2-oxazin und 6-Ethoxy-3-trifluormethyl-6H-1,2-oxazin eingesetzt. Die 6H-1,2-Oxazine konnten bei den Cycloadditionen erfolgreich mit Nitriloxiden, Nitriliminen, Nitrilyliden, Diazoverbindungen, Azomethinyliden und einem Nitron umgesetzt werden, wobei die Ausbeuten stark variieren. Die Reaktionen verliefen mit hoher Regioselektivität. Durch die sterische Abschirmung der Ethoxygruppe an den 6H-1,2-Oxazinen (Briefumschlagskonformation der 6H-1,2-Oxazine und pseudoaxiale Ausrichtung der Ethoxygruppe) wurde ebenfalls eine hohe Diastereoselektivität beobachtet. Ergänzend wurden die Konstitutionen der Cycloaddukte mit der semiempirischen PM3-Methode auf Basis des Grenzorbitalmodells vorhergesagt und mit denen der isolierten Biheterocyclen verglichen. Die dargestellten Cycloaddukte sollten unter Ausnutzung der geringen Bindungsenergie der N-O-Bindung hydrogenolysiert werden. Die Reduktionen waren jedoch im allgemeinen nicht selektiv, so daß die Umsetzungen zu komplexen Produktgemischen führten. Für die 3-Ethoxycarbonyl-3a,7a-dihydro-4H-isoxazolo[5,4-d]-1,2-oxazinderivate wurde ferner der Abbau des Fünfringes (Verseifung und Decarboxylierung) in cis-konfigurierte α-Hydroxynitrile beschrieben. Die 4-Chlor- und 4-Brom-6H-1,2-oxazine konnten in guten Ausbeuten unter milden Reaktionsbedingungen dargestellt werden. Anschließend wurden mit den bromierten Verbindungen verschiedene palladiumkatalysierte Kupplungsreaktionen getestet. Durch die Methode von Suzuki konnte das Halogen der 4-Brom-6H-1,2-oxazine durch den Phenylrest der Benzolboronsäure substituiert werden.