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Metal acetylacetonates of the general formula [M(acac)3] (MIII=Cr, Mn, Fe, Co) are among the best investigated coordination compounds. Many of these first-row transition metal complexes are known to have unique electronic properties. Independently, photophysical research with different β-diketonate ligands pointed towards the possibility of a special effect of the 2,4,6-trimethylphenyl substituted acetylacetonate (mesacac) on the electron distribution between ligand and metal (MLCT). We therefore synthesized and fully characterized the previously unknown octahedral title complex. Its solid-state structure shows a Jahn-Teller elongation with two Mn−O bonds of 2.12/2.15 Å and four Mn−O bonds of 1.93 Å. Thermogravimetric data show a thermal stability up to 270 °C. High-resolution mass spectroscopy helped to identify the decomposition pathways. The electronic state and spin configuration of manganese were characterized with a focus on its magnetic properties by measurement of the magnetic susceptibility and triple-zeta density functional theory (DFT) calculations. The high-spin state of manganese was confirmed by the determination of an effective magnetic moment of 4.85 μB for the manganese center.

In dieser Arbeit wird die Synthese neuartiger 5-monosubstituierter Barbituratfarbstoffe mit elektronenziehenden Substituenten in 5-Position beschrieben. Durch diese Funktionalisierung entstehen schaltbare Farbstoffe mit einer farblosen Ketoform und einer farbigen Enolform. Die Einflüsse verschieden stark elektronenziehender Substituenten sowie unterschiedlich großer konjugierter π-Systeme auf die Keto-Enol-Tautomerie wurden untersucht. Dies erfolgt einerseits mittels Röntgeneinkristallstrukturanalysen der Festkörper und andererseits mit solvatochromen Untersuchungen in Lösung. Durch die Keto-Enol-Tautomerie der Barbituratfarbstoffe wird die Wasserstoffbrücken¬bindungssequenz beim Übergang zwischen Keto- und Enol-Form verändert. Es wurde gezeigt, dass durch Zugabe von Rezeptoren mit komplementärer Wasserstoffbrückenbindungssequenz zur Enol-Form das tautomere Gleichgewicht der Barbitursäuren hin zur Enol-Form verschoben werden kann. Um hierzu verlässliche Aussagen zu erhalten wurden vergleichende Experimente mit N,N´-dialkylierten Barbituratfarbstoffen durchgeführt. Aufgrund der Synthesestrategie der Barbituratfarbstoffe, welche ausgehend von Barbituratanionen über nukleophile aromatische Substitutionsreaktionen hergestellt wurden, war es zweckmäßig die Nukleophilieparameter der Barbituratanionen zu ermitteln. Dazu wurde der Ansatz von Mayr gewählt und die Nukleophilie von vier Barbituratanionen bestimmt. Weiterhin konnte in dieser Arbeit die Charakterisierung von ionischen Flüssigkeiten nach der 4-Parameter-Gleichung von Catalán umgesetzt werden. Dabei gelang es erstmal für eine vielzahl verschiedener ionischer Flüssigkeiten die Polarisierbarkeit und Dipolarität getrennt voneinander mit Hilfe zweier solvatochromer Farbstoffe zu ermitteln.

Chapter 1.<br />1-Ethynyl-2-phenyltetramethyldisilanes HCºCSiMe2SiMe2C6H4-p-X [X = NMe2(1.1), Me (1.2), H (1.3), Br (1.4), CF3 (1.5)] are accessible from ClSiMe2SiMe2Cl, BrMgC6H4X and HCºCMgBr in a two step Grignard reaction. The crystal structure of 1.1 as determined by single crystal X-ray crystallography exhibits a nearly planar PhNMe2 moiety and an unusual gauche array of the phenyl and the acetylene group with respect to rotation around the Si-Si-bond. Full geometry optimization (B3LYP/6- 31+G**) of the gas phase structures of 1.1 and 1.3 affords minima for the gauche and the trans rotational isomers, both being very close in energy with a rotational barrier of only 3 – 5 kJ/mol. Experimental and calculated (time-dependent DFT B3LYP/TZVP) UV absorption data of 1.1 – 1.5 show pronounced electronic interactions of the HCºC- and the C6H4X p-systems with the central Si-Si bond.<br /><br />Chapter 2.<br />A family of [( 5-Cp*)Ru( 6-arene)]+ (Cp* = C5Me5) sandwich complexes of 1- and 1,4-substituted phenyl and naphthyl systems are described along with the regioselectivities of the reactions under various conditions. Finally, the (h 5-Cp*) Ru+ arenophile was found to act as a gate to the flow of electrons between para-substituted termini. When it is complexed onto the phenyl or A naphthyl ring, the gate is closed. On the contrary, when it is complexed onto the B naphthyl ring, the gate is open.<br /><br />Chapter 3.<br />Regioselective complexation reactions of the organoiron acetylide derivatives (h 2- dppe)(h 5-Cp*)Fe-C C-Ar (Ar = phenyl, 1-naphthyl; dppe = 1,2- bis(diphenylphosphino)ethane) with [(h 5-Cp*Ru(CH3CN)3][PF6] to afford heterobimetallic complexes formulated as [(h 2-dppe)(h 5-Cp*)Fe-C C-{(h 6-Ar)Ru(h 5- Cp*)}][PF6], were achieved. In the case of the FeII-RuII 1-naphthyl derivative, the (h 5-Cp*)Ru+ arenophile was complexed both onto the substituted ring and free rings of the acetylide 1-naphthyl linker. The first redox-driven h 6-h 6 inter-ring haptotropic migration of the (h 5-Cp*)Ru+ moeity was shown to occur. Crystal structures of all of the seven new iron acetylenes were resolved, including both haptotropomers of the naphthyl compound.<br /><br />Chapter 4.<br />The diorganoiron [{(h2-dpppe)(h5-Cp*)Fe-CC-}2(1,4-naphthyl)] (4.12) was synthesized in good yield in two steps via the vinylidene, and oxidation led to the mixed valence (MV) and iron(III)-iron(III) species in good to excellent yields. This exhaustive empirical study on the family of complexes 4.12[PF6]n (n = 0,1,2) includes a crystal structure for the case in which n = 2. This work clearly establishes good electronic and magnetic communication between the iron centers across the bis(ethynyl)naphthalene bridge. All empirical measurements of these naphthyl compounds reveal that their properties fall between those of known phenyl and anthracenyl derivatives. In some cases, the naphthyl derivative behaves as an average of the phenyl and anthracenyl complexes. For example, the comproportionation constant of the naphthyl species falls at the midpoint between those for the phenyl and anthracenyl compounds. The same is true for the UV absorption maxima in all three oxidation states (Fe[II]- Fe[II], MV, and Fe[III]- Fe[III]). The large electronic (2043 cm-1) and magnetic (-526 cm-1) coupling constants were determined via NIR spectroscopy and SQUID magnetometry, respectively. As for the heterotrinuclear species, the iron(II) acetylene, 4.14B[PF6] [{Cp*(dppe)Fe-C C}2-(h 6 – [1,4-napthyl])RuCp*](PF6), [Cp* = h 5 - C5Me5; Fe = FeII] was prepared in high yields with an adapted, regioselective synthesis via the trinuclear vinylidene. Complete characterization, including a crystal structure, of this sandwich complex reveals that the arenophile perturbs the organoiron ligand more in the bis(iron) than in the previously reported mono(iron) case.

In der vorliegenden Arbeit wird die Synthese und Charakterisierung von chiralen prolylfunktionalisierten Farbstoffen vorgestellt. Als chromophore Schlüsselverbindungen wurden Nitroaniline aber auch größere push-pull pi-Systeme wie Schiffsche Basen, Azofarbstoffe und Merocyanine gewählt. Im Fokus dieser Arbeit stehen dabei deren solvatochrome Eigenschaften, pH-Sensitivität sowie mögliche Wechselwirkung mit Biomolekülen und verschiedenen An- und Kationen. Zusätzlich erfolgten Umsetzungen ausgewählter prolylfunktionalisierter chromophorer Bausteine zu Estern und Amiden. Der Einfluss des Prolylbausteins auf das im Festkörper ausgebildete Wasserstoffbrückenbindungsmusters wurde über Einkristallröntgenstrukturanalysen untersucht und nach der Graph Set Methode von Etter klassifiziert. Neben der Einkristallröntgenstrukturanalyse erfolgte die weitere Untersuchung der Festkörpereigenschaften mit Hilfe von UV/Vis- sowie NMR-spektroskopischen Methoden. Das solvatochrome Verhalten der prolylfunktionalisierten Verbindungen wurde mittels multipler linearer Regressionsanalyse gemäß der LSER- (linear solvation energy relationship) Beziehung nach den Ansätzen von Kamlet-Taft und Catalán beschrieben und vergleichend interpretiert.

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In der vorliegenden Arbeit wird die Synthese und Charakterisierung von chiralen prolylfunktionalisierten Farbstoffen vorgestellt. Als chromophore Schlüsselverbindungen wurden Nitroaniline aber auch größere push-pull pi-Systeme wie Schiffsche Basen, Azofarbstoffe und Merocyanine gewählt. Im Fokus dieser Arbeit stehen dabei deren solvatochrome Eigenschaften, pH-Sensitivität sowie mögliche Wechselwirkung mit Biomolekülen und verschiedenen An- und Kationen. Zusätzlich erfolgten Umsetzungen ausgewählter prolylfunktionalisierter chromophorer Bausteine zu Estern und Amiden. Der Einfluss des Prolylbausteins auf das im Festkörper ausgebildete Wasserstoffbrückenbindungsmusters wurde über Einkristallröntgenstrukturanalysen untersucht und nach der Graph Set Methode von Etter klassifiziert. Neben der Einkristallröntgenstrukturanalyse erfolgte die weitere Untersuchung der Festkörpereigenschaften mit Hilfe von UV/Vis- sowie NMR-spektroskopischen Methoden. Das solvatochrome Verhalten der prolylfunktionalisierten Verbindungen wurde mittels multipler linearer Regressionsanalyse gemäß der LSER- (linear solvation energy relationship) Beziehung nach den Ansätzen von Kamlet-Taft und Catalán beschrieben und vergleichend interpretiert.