Double iron substituted Silanes, Silanols and Siloxanes

Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Darstellung Übergangsmetall-substitutierter Silane und Untersuchungen zum Einfluss verschiedener Übergangsmetallsubstituenten auf die chemischen und spektroskopischen Eigenschaften dieser Klasse von Siliciumverbindungen. Dabei steht insbesondere die Synthese mehrfach metallierter Silanole und Siloxane im Vordergrund. A – Halogenierte Bis(metallo)silane: Durch schrittweise Umsetzung von HSiCl3 oder HSiCl2Me mit den Übergangsmetallaten Na[Fe(CO)2Cp] oder Li[W(CO)2PMe3Cp] wurden verschiedene bismetalliete Silane [LnM]2SiRCl (R = H, Me) aufgebaut. Durch weitere Derivatisierung konnten u.a. die Bis(ferrio)silane [Cp(OC)2Fe]2SiX2 (X = F, Cl, Br, I) dargestellt und z. T. durch Röntgenstrukturen charakterisiert werden. Aus diesen Verbindungen lassen sich durch photochemische CO-Eliminierung die µ2-silylenverbrückten Komplexe [Cp(OC)Fe]2(µ2-CO)(µ2-SiRHal) (R = Me, Halogen) gewinnen. B – Bis(metallo)silanole und –siloxane: Die unter A hergestellten Verbindungen dienten als Vorstufen zur Synthese der neuen Bis(ferrio)silanole [Cp(OC)2Fe]2SiX(OH) (X = H, Cl, OH) und des hetero-bismetallierten Silanols [Cp(OC)2Fe][Cp(OC)2PMe3]SiMe(OH). Dabei konnte lediglich [Cp(OC)2Fe]2SiH(OH) durch Hydrolyse des entsprechenden halogenierten Bis(ferrio)silans hergestellt werden. Alle anderen Bis(metallo)silanole wurden durch Oxygenierung der jeweiligen SiH-funktionellen Vorstufen mit Hilfe von Dimethyldioxiran synthetisiert. Alle Bis(metallo)silanole sind stabil bezüglich Eigenkondensation, lassen sich aber mit ClSiMe2H in die entsprechenden Siloxane [LnM]2SiR(OSiMe2H) umwandeln. C – Co2(CO)2 assistierte Hydrolyse von Silanen: Die Umsetzung verschiedener Si-H-funktioneller Silane R3Si-H mit Dicobaltoctacarbonyl führt unter H2-Entwicklung zu Cobaltio-Silanen R3Si-Co(CO)4. Diese besitzen eine extrem labile Si-CoBindung, welche sich durch zahlreiche protische Reagenzien spalten läßt. Es wurden u. a die Cobaltio-Silane Me3SiOSiMe2-Co(CO4), Me(OMe)2Si-Co(CO)4 und Ph2SiCo2(CO)7 generiert und durch Hydrolyse in verschiedene Silanole oder Siloxane überführt. Eine direkte hydrolytische SiH/SiOH-Umwandlung ist auch in Gegenwart katalytischer Mengen Co2(CO)8 möglich und wurde u.a. zur Darstellung des Bis(ferrio)siloxanols [Cp(OC)2Fe]2Si(OH)(OSiMe2H) genutzt. D – DFT-Berechnungen an Übergangsmetallverbindungen von Silicium und Phosphor: Die Strukturen der dimeren Siloxygallane (RH2SiOGaMe2)2 (R = H, tBu) wurden theoretisch berechnet. Man findet eine starke Abhängigkeit der Geometrie des zentralen viergliedrigen Ga-O-Ga-O-Ringes von Größe und relativen Position der exocyclischen Substituenten R. Struktur- und NBO-Analyse des cyclischen Metallasiloxans Cp(OC)(H)Fe[SiMe2O]2SiMe2 belegen den Einfluß des Cp(OC)(H)Fe-Fragmentes auf Struktur und Bindungsverhältnisse des Heterosiloxan Ringes. Relative thermodynamische Stabilitäten wurden für die diastereomeren Formen des kationischen Phosphankomplexe lk/ul-Cp*(OC)2Fe-P(Ph)(H)[CH(CO2Me)CH2CO2Me]+ und des µ2-silylenbrückten Eisenkomplexes cis/trans-[Cp(OC)Fe]2(µ2-CO)(µ2-SiH2) theoretisch berechnet.The present Ph.D. thesis is dealing with the preparation of transition metal substituted silanes and with studies concerning the influence of various transition metal substituents on the chemical and spectroscopic properties on this class of silicon compounds. Special emphasis is laid upon the synthesis of silanols and siloxanes with multiple metal substituents A – Halogenated bis(metallo)silanes: Several bismetalated silanes [LnM]2SiRCl (R = H, Me) have been prepared by stepwise metalation of HSiCl3 or HSiCl2Me with the metalates Na[Fe(CO)2Cp] and Li[W(CO)2PMe3Cp]. Of these metallosilanes further derivatives have been prepared, e. g. the halogenated bis(ferrio)silanes [Cp(OC)2Fe]2SiX2 (X = F, Cl, Br, I), some of which could by characterized by X-ray structures. Photochemical CO elimination from these compounds yields µ2-silylene bridged complexes of the type [Cp(OC)Fe](µ2-CO)(µ2SiRHal) (R = Me, halogen). B – Bis(metallo)silanols and –siloxanes: The compounds prepared in chapter A have served as precursors in the synthesis of the novel bis(ferrio)silanols [Cp(OC)2Fe]2SiX(OH) (X = H, Cl, OH) and the hetero-bismetalated silanol [Cp(OC)2Fe][Cp(OC)2PMe3]SiMe(OH). Only [Cp(OC)2Fe]2SiH(OH) could be prepared via hydrolysis of the respective halogenated bis(ferrio)silane. The other bis(metallo)silanols were prepared by oxygenation of the SiH functional precursors using dimethyldioxirane. All bis(metallo)silanols are stable with respect to self condensation but can be readily converted with ClSiMe2H into the siloxanes [LnM]2SiR(OSiMe2H). C – Co2(CO)8 assisted hydrolysis of silanes: Reaction of various SiH functional silanes R3SiH with dicobaltoctacarbonyl leads to the formation of H2 and the cobaltio-silanes R3Si-Co(CO)4. The Si-Co bond in these metallosilanes is extremely weak and can be easily cleaved by protic solvents. Several cobaltio-silanes including Me3SiOSiMe2-Co(CO4), Me(OMe)2Si-Co(CO)4 and Ph2SiCo2(CO)7 have been generated and then converted by hydrolysis into silanols or siloxanes. A direct hydrolytic SiH/SiOH transformation can also be achieved in the presence of catalytic amounts of Co2(CO)8. This procedure has been used e.g. for the preparation of the bis(ferrio)siloxanol [Cp(OC)2Fe]2Si(OH)(OSiMe2H). D – DFT calculations of transition metal substituted compounds of silicon and phosphorous: The molecular structure of the dimeric siloxygallanes (RH2SiOGaMe2)2 (R = H, tBu) has been calculated. A significant dependence of the geometry of the central four membered Ga-O-Ga-O ring on size and relative position of the exocyclic substituents R was found. The calculated structure and NBO analysis of the cyclic metallasiloxane Cp(OC)(H)Fe[SiMe2O]2SiMe2 are demonstrating the impact of the Cp(OC)(H)Fe-fragment on structure and bonding within the hetero-siloxane ring. The relative thermodynamic stabilities of the diastereomeric forms of the cationic phosphane complex lk/ul-Cp*(OC)2Fe-P(Ph)(H)[CH(CO2Me)CH2CO2Me]+ and the µ2-silylene bridged iron complex cis/trans-[Cp(OC)Fe]2(µ2-CO)(µ2-SiH2) have been calculated