Magnetische Wechselwirkung Spin-Austauschgekoppelter Systeme mit Nitroxid und Nitronyl-Nitroxid Radikalen

Bei der Untersuchung molekularer magnetischer Materialien spielen Metall-Radikal Verbindungen eine bedeutende Rolle. Ein Forschungsschwerpunkt stützt sich auf die Familie der Nitronyl-Nitroxid (NIT) Radikale, die sich durch eine hohe chemische Stabilität auszeichnen. Im sogenannten „Metall-Radikal Ansatz“ wurden die starken Austauschwechselwirkungen zwischen stabilen Radikalen und Übergangsmetallionen in mehrdimensionalen Netzwerken ausgiebig untersucht. Um diese Netzwerke mit NIT Radikalen aufzubauen, müssen zusätzliche funktionelle Gruppen, mit einem Abstand zur spintragenden Einheit, in das Molekül eingebaut werden. Dies kann zu einer zusätzlichen schwachen Spinaustauschwechselwirkung führen. Um diese Wechselwirkung zwischen Metalldimeren mit einem einzelnen Benzoat annalogen NIT-Radikal zu untersuchen, wurden dimere Mangan(II), Kobalt(II) und Zink(II) Komplexe mit dem Chelatliganden N,N,N',N'-Tetrakis(2-benzimid-azolylalkyl)-2-hydroxy-1,3-diamino-propan synthetisiert und zusätzlich über eine periphere Carboxylat Gruppe eines NIT Radikals verbrückt.rnDie Messungen der magnetischen Suszeptibilität weisen auf eine dominante antiferromagnetische Wechselwirkung in der Metall-Radikal Verbindung hin, bei der es sich um die Spin-Austauschwechselwirkung innerhalb des Metalldimers handelt. Durch den Vergleich mit analogen Nitrobenzoat- verbrückten Mangan(II) und Kobalt(II) Verbindungen konnte gezeigt werden, dass keine Metall-Radikal Wechselwirkung beobachtet wird, obwohl eine Wechselwirkung der pi*-orbitale mit den delokalisierten pi-System des Phenylrings durch Spin-Polarisation grundsätzlich möglich ist. Auch ESR - Messungen bestätigen dies, da der Spingrundzustand das anisotrope Signal des freien NIT Radikals aufweist. Das Radikal verhält sich somit wie ein isoliertes S=1/2 Spin-Zentrum, was zusätzlich durch DFT-Rechnungen bekräftigt werden konnte. Zusammenfassend führt also die Koordination eines NIT-Benzoats an ein antiferromagnetisch gekoppeltes Metalldimer nur zur Anhebung des Spingrundzustandes und hat keinen signifikanten Effekt auf die Austauschwechselwirkung. Um trotzdem eine Metall-Radikal Wechselwirkung beobachten zu können, ist es notwendig Koordinationsverbindungen zu synthetisieren in denen hohe Spingrundzustände besetzt werden. Dies trifft auf das analoge Kupferdimer zu, wofür eine ferromagnetische Wechselwirkung zu beobachten ist.rnNach den Regeln der Spin-Polarisation müsste die Verkürzung des Austauschpfades um eine Bindung zu einer Umkehrung des Vorzeichens der magnetischen Wechselwirkung führen. Diese Verkürzung kann man durch die Verwendung des alternativen stabilen NOA-Radikals (tert-Butyl Nitroxid) erreichen. Sowohl das NIT als auch das NOA-Radikal werden an ein Kupfer(II)-dimer koordiniert, das durch die Verwendung des oben erwähnten N6O-Liganden gebildet wurde. In der Modellverbindung, ohne einen paramagnetischen Substituenten am Benzoat, zeigen die Kupferionen eine ferromagnetische Wechselwirkung mit einem Triplett Grundzustand, dessen Existenz durch die Messung der magnetischen Suszeptibilität und ESR-Spektroskopie belegt werden kann. Aufgrund der nahezu identischen Koordinationsumgebung bleibt bei allen synthetisierten Verbindungen die Kupfer-Kupfer Wechselwirkung dabei gleich. Die Daten von ESR und magnetischen Messungen zeigen weiterhin auf eine signifikante zusätzliche Metall-Radikal Wechselwirkung hin. Bei der NIT-Verbindung ist diese Austauschwechselwirkung schwach antiferromagnetisch, während die NOA-Verbindung eine schwache ferromagnetische Kopplung aufzeigt. Diese Resultate können durch DFT Rechnungen bekräftigt werden. Der Vorzeichenwechsel des Kopplungsparameters kann durch die Verkürzung des Austauschpfades vom NIT zum NOA-Benzoat um eine Bindung erklärt werden. Durch die Wahl von geeigneten Radikal- Liganden und Metallionen, zeigt sich die Möglichkeit, Systeme zu erzeugen, in denen die Radikal-Metall Wechselwirkung auch über größere Distanzen den Spin-Grundzustand des gesamten Systems signifikant beeinflussen kann. die Anwendung dieses Konzeptes auf Metall-Radikal Cluster System sollte Von großem Interesse sein.rn

Modellkomplexe zur Sauerstoffaktivierung auf Basis des 1,3,4-Thiadiazols

Das Ziel der vorliegenden Arbeit waren die Synthese und Untersuchung von Modellverbindungen zur Sauerstoffaktivierung auf der Basis neuer Ligandensysteme des 1,3,4-Thiadiazols unter Ausarbeitung einer Synthesestrategie zur Derivatisierung der heteroaromatischen 1,3,4-Thiadiazol-Liganden, deren Koordinationsverhalten in Abhängigkeit ihres 2,5-Substitutionsmusters untersucht wurde, sowie die fortführende Bearbeitung bereits bekannter Ligandensysteme zur Erzeugung von homo- und heterovalenten Übergangsmetallkomplexverbindungen.rnDie unter der Verwendung der modifizierten Liganden TPDE, H1TPDP und H1BPMP resultierenden dinuklearen Komplexverbindungen zeigen unterschiedlich starke antiferromagnetische Wechselwirkungen in Abhängigkeit der vorhandenen Brückenliganden. In der Verbindung [Fe6O2(OH)(L´)2(OOCMe3)9(OEt)2] trat eine Fragmentierung des Liganden H1TPDP auf. Das cisoide Ligandensubstitutionsmuster der entstandenen sechskernigen Verbindung ist verantwortlich für die interessanten magnetischen Eigenschaften des Komplexes. rnNeue Perspektiven zur Erzeugung von Modellverbindungen zur Sauerstoffaktivierung wurden mit dem Mono-Chelatliganden H1ETHP und den Bis-Chelatliganden HL2H, H2L2H und H2BATP aufgezeigt. Die Umsetzung von H1ETHP mit verschiedenen Übergangsmetallsalzen resultierte für die Metalle Cr(III), Fe(III), Co(III) und Ni(II) in mononuklearen Verbindungen des Typs [M(ETHP)2]X (X = ClO4, FeCl4, OMe, Cl, Br) sowie in zwei tetranuklearen Verbindungen mit Mn(II) und Cu(II). [Mn4(ETHP)6] besitzt ein propellerförmiges, planares [Mn4O6]2+-System mit einen Spingrundzustand von S = 5. In allen Verbindungen von H1ETHP konnte eine mono-κN-Koordination des 1,3,4-Thiadiazol-Rückgrates über eines seiner beiden endozyklischen Stickstoffdonoratome beobachtet werden. rnAus Umsetzungen der Bis-Chelatliganden wurden fast ausschließlich polynukleare Übergangsmetallkomplexe erhalten. Insbesondere der Ligand H2L2H zeigt eine ausgeprägte Tendenz zur Ausbildung trinuklearer, linearer Komplexe, welche auf Grund ihrer ungeraden Anzahl von Übergangsmetallionen einen Spingrundzustand S ≠ 0 aufweisen.rn Die mit dem Liganden HL2H erhaltenen Verbindungen unterstreichen die hohe Flexibilität dieser Systeme hinsichtlich der Erzeugung polynuklearer und heterovalenter Komplexverbindungen. So konnten in Abhängigkeit vom verwendeten Übergangsmetallsalz trinukleare, pentanukleare, aber auch hepta- und oktanukleare Verbindungen synthetisiert werden. Insbesondere die Komplexe des Mangans und des Cobalts zeigen ein heterovalentes [MnIIMnIII4]- bzw. [CoII2CoIII3]-Motiv, was sich in Spingrundzuständen von S ≠ 0 äußert. Der diamagnetische, achtkernige Fe8-Cluster besitzt eine pseudo C3-symmetrische Anordnung der Metall-Zentren, während für die heptanukleare Cu7-Kette durch ihre stark unterschiedlichen Kupfer-Koordinationsgeometrien interessante magnetische Austauschwechselwirkungen beobachtet werden konnten. Der dreikernige µ3-oxo-verbrückte Komplex des Liganden H2BATP zeigt als interessante strukturelle Eigenschaft ein ein µ3-Verbrückungsmuster des eingesetzten Sulfat-Anions. rnIn allen Komplexen der Bis-Chelatliganden HL2H, H2L2H und H2BATP konnte ein µ2-κN,κN-Koordiantionsmodus des 1,3,4-Thiadiazols und somit eine Abhängigkeit der Verbrückung vom Ligandensubstitutionsmuster beobachtet werden.rn

Coordination Chemistry of the (eta(6)-p-Cymene)ruthenium(II) Fragment with Bis-, Tris-, andTetrakis(pyrazol-1-yl)borate Ligands: Synthesis, Structural, Electrochemical, and CatalyticDiastereoselective Nitroaldol Reaction Studies

Novel [Ru(eta(6)-p-cymene)(kappa(2)-L)X] and [Ru(eta(6)-p-cymene)(kappa(3)-L)]X center dot nH(2)O complexes (L = bis-, tris-, or tetrakis-pyrazolylborate; X = Cl, N-3, PF6, or CF3SO3) are prepared by treatment of [Ru(eta(6)-p-cymene)Cl-2](2) with poly-(pyrazolyl)borate derivatives [M(L)] (L in general; in detail L = Ph(2)Bp = diphenylbis-(pyrazol-1-yl)borate; L = Tp = hydrotris(pyrazol-1-yl)borate; L = pzTp = tetrakis(pyrazol-1-yl)borate; L = Tp(4Bo) = hydrotris(indazol-1-yl)borate, L = T-p4Bo,T-5Me = (5-methylindazol-1-yl)borate; L = Tp(Bn,4Ph) = hydrotris(3-benzyl-4-phenylpyrazol-1-yl)borate; M = Na, K, or TI) and characterized by analytical and spectral data (IR, ESIMS, H-1 and C-13 NMR). The structures of [Ru(eta(6)-p-cymene)(Ph(2)Bp)Cl] (1) and [Ru(eta(6)-p-cymene)(Tp)Cl] (3) have been established by single-crystal X-ray diffraction analysis. Electrochemical studies allowed comparing the electron-donor characters of Tp and related ligands and estimating the corresponding values of the Lever E-L ligand parameter. The complexes [Ru(eta(6)-p-cymene)-(kappa(2)-L)X] and [Ru(eta(6)-p-cymene)(kappa(3)-L)]X center dot nH(2)O act as catalyst precursors for the diastereoselective nitroaldol reaction of benzaldehyde and nitroethane to the corresponding beta-nitroalkanol (up to 82% yield, at room temperature) with diastereoselectivity toward the formation of the threo isomer.

Electrochemical porperties of (H5-C5Me5)-rhodium and – iridium complexes Bis(pyrazolyl)alkane ligands

The electrochemical properties of rhodium(III) 1-3 and iridium(III) 4-6 complexes containing bis(pyrazolyl)alkane ligands [MCp*Cl(R2C(3,5-R'2pz)2)]X (M = Rh (1) or Ir (4), R = R' = H, X = Cl; M = Rh (2) or Ir (5), R=H,R'=Me,X=Cl;M=Rh(3) or Ir (6), R=Me,R'=H,X=OTf;pz=pyrazolyl;Cp*=η5-C5Me5) were investigated by cyclic voltammetry and controlled potential electrolysis. They exhibit two sequential irreversible reductions assigned to the MIII → MII and MII → MI reductions, which are dependent on the methylation of the bis(pyrazolyl)alkane ligands.

New RuII(arene) complexes with halogen-substituted bis- and tris(pyrazol-1-YL)borate ligands

[RuCl(arene)(-Cl)](2) dimers were treated in a 1:2 molar ratio with sodium or thallium salts of bis- and tris(pyrazolyl)borate ligands [Na(BpBr3)], [Tl(TpBr3)], and [Tl(Tp(iPr,4Br))]. Mononuclear neutral complexes [RuCl(arene)((2)-BpBr3)] (1: arene=p-cymene (cym); 2: arene=hexamethylbenzene (hmb); 3: arene=benzene (bz)), [RuCl(arene)((2)-TpBr3)] (4: arene=cym; 6: arene=bz), and [RuCl(arene)((2)-Tp(iPr,4Br))] (7: arene=cym, 8: arene=hmb, 9: arene=bz) have been always obtained with the exception of the ionic [Ru-2(hmb)(2)(-Cl)(3)][TpBr3] (5), which formed independently of the ratio of reactants and reaction conditions employed. The ionic [Ru(CH3OH)(cym)((2)-BpBr3)][X] (10: X=PF6, 12: X=O3SCF3) and the neutral [Ru(O2CCF3)(cym)((2)-BpBr3)] (11) have been obtained by a metathesis reaction with corresponding silver salts. All complexes 1-12 have been characterized by analytical and spectroscopic data (IR, ESI-MS, H-1 and (CNMR)-C-13 spectroscopy). The structures of the thallium and calcium derivatives of ligand TpBr3, [Tl(TpBr3)] and [Ca(dmso)(6)][TpBr3](2)2DMSO, of the complexes 1, 4, 5, 6, 11, and of the decomposition product [RuCl(cym)(Hpz(iPr,4Br))(2)][Cl] (7) have been confirmed by using single-crystal X-ray diffraction. Electrochemical studies showed that 1-9 and 11 undergo a single-electron (RuRuIII)-Ru-II oxidation at a potential, measured by cyclic voltammetry, which allows comparison of the electron-donor characters of the bis- and tris(pyrazol-1-yl)borate and arene ligands, and to estimate, for the first time, the values of the Lever E-L ligand parameter for BpBr3, TpBr3, and Tp(iPr,4Br). Theoretical calculations at the DFT level indicated that both oxidation and reduction of the Ru complexes under study are mostly metal-centered with some involvement of the chloride ligand in the former case, and also demonstrated that the experimental isolation of the (3)-binuclear complex 5 (instead of the mononuclear 5) is accounted for by the low thermodynamic stability of the latter species due to steric reasons.

Biheterocyclic ligands: synthesis, characterization and coordinating properties of bis(4-amino-5-mercapto-1,2,4-triazol-3-yl) alkanes with transition metal ions and their thermokinetic and biological studies

The Co(II), Ni(II) and Cu(II) metal ions complexes of Bis(4-amino-5-mercapto-1,2,4-triazol-3-yl) alkanes (BATs) have been prepared and characterized by elemental analysis, conductivity measurements infrared, magnetic susceptibility, the electronic spectral data and thermal studies. Based on spectral and magnetic results, the ligands are tetradentate coordinating through the N and S-atoms of BATs; six-coordinated octahedral or distorted octahedral and some times four-coordinated square planar were proposed for these complexes. Activation energies computed for the thermal decomposition steps were compared. The ligands and their metal complexes were tested in vitro for their biological effects. Their activities against two gram-positive, two gram-negative bacteria and two fungal species were found to vary from moderate to very strong.

Diorganoruthenium complexes incorporating noninnocent [C6H2(CH2ER2)2-3,5]22-(E = N, P) Bis-Pincer bridging ligands: synthesis, spectroelectrochemistry, and DFT studies

The dinuclear complex [(tpy)Ru-II(PCP-PCP)Ru-II(tPY)]Cl-2 (bridging PCP-PCP = 3,3',5,5'-tetrakis(diphenylphosphinomethyl)biphenyl, [C6H2(CH2PPh2)(2)-3,5](2)(2-)) was prepared via a transcyclometalation reaction of the bis-pincer ligand [PC(H)P-PC(H)P] and the Ru(II) precursor [Ru(NCN)(tpy)]Cl (NCN = [C6H3(CH2NMe2)(2)-2,6](-)) followed by a reaction with 2,2':6',2 ''-terpyridine (tpy). Electrochemical and spectroscopic properties of [(tpy)Ru-II(PCP-PCP)Ru-II(tPY)]Cl-2 are compared with those of the closely related [(tpy)Ru-II(NCN-NCN)Ru-II(tpy)](PF6)(2) (NCN-NCN = [C6H2(CH2- NMe2)(2)-3,5](2)(2-)) obtained by two-electron reduction of [(tpy)Ru-III(NCN-NCN)Ru-III(tpy)](PF6)(4). The molecular structure of the latter complex has been determined by single-crystal X-ray structure determination. One-electron reduction of [(tpy)Ru-III(NCN-NCN)Ru-III(tpy)](PF6)(4) and one-electron oxidation of [(tpy)Ru-II(PCP-PCP)RUII(tpy)]Cl-2 yielded the mixed-valence species [(tpy)Ru-III(NCN-NCN)RUII(tpy)](3+) and [(tpy)Ru-III(PCP-PCP)RUII(tpy)](3+), respectively. The comproportionation equilibrium constants K-c (900 and 748 for [(tpy)Ru-III(NCN-NCN)Ru-III(tpy)](4+) and [(tpy)Ru-II(PCP-PCP)RUII(tpy)](2+), respectively) determined from cyclic voltammetric data reveal comparable stability of the [Ru-III-Ru-II] state of both complexes. Spectroelectrochemical measurements and near-infrared (NIR) spectroscopy were employed to further characterize the different redox states with special focus on the mixed-valence species and their NIR bands. Analysis of these bands in the framework of Hush theory indicates that the mixed-valence complexes [(tpy)Ru-III(PCP-PCP)RUII(tpy)](3+) and [(tpy)Ru-III(NCN-NCN)RUII(tpy)](3+) belong to strongly coupled borderline Class II/Class III and intrinsically coupled Class III systems, respectively. Preliminary DFT calculations suggest that extensive delocalization of the spin density over the metal centers and the bridging ligand exists. TD-DFT calculations then suggested a substantial MLCT character of the NIR electronic transitions. The results obtained in this study point to a decreased metal-metal electronic interaction accommodated by the double-cyclometalated bis-pincer bridge when strong sigma-donor NMe2 groups are replaced by weak sigma-donor, pi-acceptor PPh2 groups

Synthesis, crystal structures and magnetic properties of two bis(μ-phenoxido)dicopper(II) complexes derived from reduced Schiff base ligands

Two phenoxido bridged dinuclear Cu(II) complexes, [Cu-2(L-1)(2)(NCNCN)(2)] (1) and [Cu-2(L-2)(2)(NCNCN)(2)]center dot 2H(2)O (2) have been synthesized using the tridentate reduced Schiff-base ligands 2-[1-(2-dimethylamino-ethylamino)-ethyl]-phenol (HL1) and 2-[1-(3-methylamino-propylamino)-ethyl]-phenol (HL2), respectively. The complexes have been characterized by X-ray structural analyses and variable-temperature magnetic susceptibility measurements. Both the complexes present a diphenoxido bridging Cu2O2 core. The geometries around metal atoms are intermediate between trigonal bipyramid and square pyramid with the Addison parameters (tau) = 0.57 and 0.49 for 1 and 2, respectively. Within the core the Cu-O-Cu angles are 99.15 degrees and 103.51 degrees and average Cu-O bond distances are 2.036 and 1.978 angstrom for compounds 1 and 2, respectively. These differences have marked effect on the magnetic properties of two compounds. Although both are antiferromagnetically coupled, the coupling constants (J = -184.3 and -478.4 cm (1) for 1 and 2, respectively) differ appreciably.

Effect of anionic co-ligands on structure and magnetic coupling of bis(μ-phenoxo-bridged dinuclear copper(II) complexes

Two phenoxo bridged dinuclear Cu(II) complexes, [Cu2L2(NO2)(2)] (1) and [Cu2L2(NO3)(2)] (2) have been synthesized using the tridentate reduced Schiff-base ligand 2-[(2-dimethylamino-ethylamino)-methyl]-phenol (HL). The complexes have been characterized by X-ray structural analyses and variable-temperature magnetic susceptibility measurements. The structures of the two compounds are very similar having the same tridentate chelating ligand (L) and mono-dentate anionic ligand nitrite for 1 and nitrate for 2. In both complexes Cu(II) is penta-coordinated but the square pyramidal geometry of the copper ions is severely distorted (Addison parameter (tau) = 0.33) in 1 while the distortion is quite small (average tau = 0.11) in 2. These differences have marked effect on the magnetic properties of two compounds. Although both are antiferromagnetically coupled, the coupling constants (J = -140.8 and -614.7 cm (1) for 1 and 2, respectively) show that the coupling is much stronger in 2.

cis-Bis{1,1-dibenzyl-3-[(furan-2-yl)carbonyl]thioureato-kappa 2 O,S}nickel(II)

In the title compound, [Ni(C(20)H(17)N(2)O(2)S)(2)], the NiII atom is coordinated by the S and O atoms of two 1,1-dibenzyl-3-[(furan-2-yl)carbonyl]thioureate ligands in a distorted square-planar geometry. The two O and two S atoms are mutually cis to each other. The Ni-S and Ni-O bond lengths lie within the range of those found in related structures. The dihedral angle between the planes of the two chelating rings is 20.33 (6)degrees.

Bis(tetraphenylphosphonium) tris[N-(methylsulfonyl)dithiocarbimato(2-)-kappa(2)S,S ']stannate(IV)

In the title complex, (C(24)H(20)P)(2)[Sn(C(2)H(3)NO(2)S(3))(3)], the Sn(IV) atom is coordinated by three N-(methylsulfonyl) dithiocarbimate bidentate ligands through the anionic S atoms in a slightly distorted octahedral coordination geometry. There is one half-molecule in the asymmetric unit; the complex is located on a crystallographic twofold rotation axis passing through the cation and bisecting one of the (non-symmetric) ligands, which appears thus disordered over two sites of equal occupancy. In the crystal structure, weak intermolecular C-H center dot center dot center dot O and C-H center dot center dot center dot S interactions contribute to the packing stabilization.

cis-Bis[1,1-dibenzyl-3-(furan-2-ylcarbonyl)thioureato-kappa(2)O,S]copper(II)

In the title compound, [Cu(C(20)H(17)N(2)O(2)S)(2)], the Cu(II) atom is coordinated by the S and O atoms of two 1,1-dibenzyl-3-(furan-2-ylcarbonyl)thioureate ligands in a distorted square-planar geometry. The two O and two S atoms are mutually cis to each other. The Cu-S and Cu-O bond lengths lie within the ranges of those found in related structures. The dihedral angle between the planes of the two chelating rings is 26.15 (6)degrees.