Halogenierte Silane und Germane mit ß-ständigen Stickstoffunktionen

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Bisheriger Kenntnisstand

2.1 Hyperkoordinierte Siliciumverbindungen

2.1.1 Pentakoordiniertes Silicium

2.1.2 Hexakoordiniertes Silicium

2.1.3 Höhere Koordination am Silicium

2.2 β-Donor-Akzeptor-Wechselwirkungen zwischen N und Gruppe-14-Elementen

2.2.1 Verbindungen mit E-O-N-Atomsequenz

2.2.2 Verbindungen mit E-N-N-Atomsequenz

2.2.3 Verbindungen mit E-C-N-Atomsequenz

3 Neue Ergebnisse

3.1 Halogenierte Verbindungen mit E-C-N-Einheit

3.1.1 N,N-Dimethylaminomethyl-trifluorsilan

3.1.2 N,N-Dimethylaminomethyl-trichlorgerman

3.2 Halogenierte Verbindungen mit Si-N-N-Einheit

3.2.1 Trimethylhydrazido-trifluorsilan und Bis(trimethylhydrazido)-difluorsilan

3.2.2 Trimethylhydrazido-chlorsilan

3.2.3 N,N-Dimethyl-N‘-trifluorsilyl-N‘-trimethylsilylhydrazin

4 Experimenteller Teil

4.1 Allgemeine Arbeitstechnik

4.2 Methoden zur Stoffcharakterisierung

4.2.1 Schmelz- und Siedepunktsbestimmung

4.2.2 GC-Massenspektrometrie

4.2.3 Kernresonanzspektroskopie

4.2.4 Infrarotspektroskopie

4.2.5 Quantenchemische Rechnungen

4.2.6 Ausgangsverbindungen

4.3 Durchführung der Umsetzungen

4.3.1 Synthese der Ausgangsverbindungen

4.3.1.1. Versuche zur Synthese von GeF4

4.3.1.2. N,N-Dimethylaminomethyl-trichlorsilan

4.3.2 Verbindungen mit X3E-CH2-N-Sequenz (E = Si, Ge)

4.3.2.1 Synthese von N,N-Dimethylaminomethyl-trifluorsilan

4.3.2.2 Umsetzung von GeCl2·Dioxan mit N,N-Dimethylmethylen-iminiumchlorid

4.3.3 Verbindungen mit XnSi-N-N-Sequenz

4.3.3.1 Trimethylhydrazido-trifluorsilan und Bis(trimethylhydrazido)-difluorsilan

4.3.3.2 Trimethylhydrazido-chlorsilan

4.3.3.3 N,N-Dimethyl-N’-trifluorsilyl-N-trimethylsilylhydrazin

4.4 Durchführung und Daten der Röntgenstrukturanalysen

Zielsetzung & Themen

Die vorliegende Arbeit zielt auf die Synthese und detaillierte spektroskopische sowie strukturanalytische Untersuchung neuer halogenierter Silan- und Germansysteme ab, die stickstoffhaltige funktionelle Gruppen in β-Position tragen. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Analyse elektronischer Wechselwirkungen zwischen den Donor- und Akzeptorzentren.

• Synthese von Modellverbindungen mit E-C-N- und E-N-N-Atomgerüsten.
• Untersuchung von β-Donor-Akzeptor-Wechselwirkungen mittels NMR-Spektroskopie und Röntgenstrukturanalyse.
• Vergleich experimenteller Daten mit Ergebnissen quantenchemischer Rechnungen.
• Einfluss der Spacer-Einheit auf die Geometrie und die Stärke der Donor-Akzeptor-Bindung.
• Analyse der Substituenteneffekte am Siliciumzentrum auf die Hyperkoordination.

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Darstellung der Bedeutung von Siliciumverbindungen in der modernen Industrie und Erläuterung der Relevanz von β-Donor-Akzeptor-Wechselwirkungen für neue Beschichtungsverfahren.

2 Bisheriger Kenntnisstand: Überblick über den Forschungsstand zu hyperkoordinierten Siliciumverbindungen, die Ausbildung von Donor-Akzeptor-Bindungen und die Bedeutung verschiedener Spacer-Einheiten wie O-, NR- und CH2-Gruppen.

3 Neue Ergebnisse: Präsentation der Synthesewege und der spektroskopischen sowie strukturanalytischen Charakterisierung der neuen halogenierten Silan- und Germanderivate sowie Vergleich der Ergebnisse mit theoretischen Modellen.

4 Experimenteller Teil: Detaillierte Beschreibung der angewandten Arbeitstechniken, der Methoden zur Stoffcharakterisierung (NMR, IR, GC-MS, Röntgenstrukturanalysen) und der spezifischen Syntheseprotokolle für die untersuchten Verbindungen.

Schlüsselwörter

Hyperkoordination, Siliciumverbindungen, Germaniumverbindungen, Donor-Akzeptor-Wechselwirkung, β-Effekt, NMR-Spektroskopie, Röntgenstrukturanalyse, Quantenchemische Rechnungen, Halogensilane, Hydrazine, Synthese, Molekülgeometrie, Elektronendichte, Spacer-Einheit, Koordinationsgeometrie.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundsätzlich?

Die Arbeit befasst sich mit der Synthese und Untersuchung neuartiger halogenierter Silan- und Germansysteme, die stickstoffhaltige funktionelle Gruppen in β-Position aufweisen, um elektronische Donor-Akzeptor-Effekte an den Zentralelementen zu erforschen.

Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?

Zentrale Themen sind die Synthese von Modellverbindungen, die Untersuchung der molekularen Struktur mittels spektroskopischer Methoden sowie der Vergleich experimenteller Befunde mit quantenchemischen Berechnungen zur elektronischen Struktur.

Was ist das primäre Ziel der Forschung?

Das Ziel ist es, neue Erkenntnisse über die Ausbildung intramolekularer Donor-Akzeptor-Bindungen in diesen Systemen zu gewinnen und zu verstehen, wie verschiedene Spacer-Einheiten und Substituenten die Stärke dieser Wechselwirkungen beeinflussen.

Welche wissenschaftliche Methode wird primär verwendet?

Es kommen vor allem synthetisch-chemische Methoden unter Inertgasbedingungen sowie ein breites Spektrum an physikalisch-chemischen Analysemethoden wie NMR-Spektroskopie, Infrarotspektroskopie, Massenspektrometrie und die Röntgenstrukturanalyse zum Einsatz.

Was wird im Hauptteil behandelt?

Im Hauptteil (Kapitel 3) werden die Ergebnisse der Synthesen und die anschließenden Untersuchungen der Verbindungen mit E-C-N- und E-N-N-Atomsequenzen im Detail präsentiert, inklusive der Auswertung von NMR-Spektren und Kristallstrukturanalysen.

Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?

Wichtige Begriffe sind Hyperkoordination, β-Donor-Akzeptor-Wechselwirkung, Silylhydrazin, N,N-Dimethylaminomethyl-trifluorsilan und der Einfluss von Substituenten auf die Geometrie der Verbindungsklassen.

Warum schlug die Synthese von N,N-Dimethylaminomethyl-trichlorgerman fehl?

Trotz mehrstündiger Reaktionsdauer bei 100 °C erfolgte keine Insertion von Germaniumdichlorid in die C-Cl-Bindung des entsprechenden Iminiumchlorids, was darauf hindeutet, dass dieses spezielle Germaniumanalogon unter den gewählten Bedingungen nicht reagiert.

Welche Rolle spielt die Fluorierung in der Arbeit?

Die Fluorierung ist ein entscheidender Schritt, um durch den elektronenziehenden Effekt der Fluoratome am Silicium die Elektrophilie zu steigern und somit die Stärke der intramolekularen Donor-Akzeptor-Wechselwirkung messbar zu machen.