Untersuchungen zur Darstellung und Reaktivität metalloider Germaniumcluster

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Ziel dieser Arbeit war, weitere metalloide Clusterverbindungen der 14. Gruppe zu synthetisieren. Dabei lag das Augenmerk vor allem auf Techniken, die dazu führen, größere metalloide Cluster darzustellen. So sollten Wege zu metalloiden Clusterverbindungen eröffnet werden, die eine entsprechende Größe erreichen, um als Modellverbindungen für die Halbleiterindustrie, mit ihrer schnell voranschreitenden Miniaturisierung der Bauteilstrukturen und Schaltkreise, betrachtet zu werden zu können.

Beispielsweise konnten durch die Disproportionierungsreaktion von Germanium(I)bromid die beiden bis dato größten metalloiden Germaniumcluster (THF)₆Li3Ge₁₄[Ge(SiMe₃)₃]₅ und (THF)₆Li₃Ge₁₄[Si(SiMe₃)₃]₅ synthetisiert werden, dessen Clusterkern ein fullerenartige Struktur aufweist.

Außerdem sollten Untersuchungen zur Reaktivität an bereits vorhanden metalloiden Clusterverbindungen durchgeführt werden. Dabei sollte unter anderem die Möglichkeit untersucht werden, durch Aufbaureaktionen größere metalloide Clusterverbindungen darzustellen, zu isolieren und strukturell zu charakterisieren. So wurden mit dem metalloiden Cluster Ge₉[Si(SiMe₃)₃]₃- wurden erstmals Folgereaktionen im Bereich der metalloiden Germaniumcluster durchgeführt. So bildeten sich mit den Übergangsmetallfragmenten Cr(CO)₅ und Cr(CO)₃ die Verbindungen [Ge₉[Si(SiMe₃)₃]₃Cr(CO)₅]- und [Ge₉ [Si(SiMe₃)₃]₃Cr(CO)₃]- , bei denen der elektronische Einfluß der Übergangsmetalle auf den Germaniumclusterkern deutlich gemacht werden konnte.

Die Anwesenheit des Chromatoms in den Clustern veränderte die chemischen Eigenschaften nachweislich. So konnten in Gasphasenuntersuchungen bei der Abbaureaktion der Cluster eine C–H-Aktivierung beobachtet werden, die vollkommen neue Reaktionskanäle eröffnete und möglicherweise als Modellsystem von übergangsmetallkatalysierten C–H-Aktivierungen auf Germaniumoberflächen dienen kann.

Des Weiteren gelang die Verknüpfung von zwei Ge₉[Si(SiMe₃)₃]₃- Molekülen durch die Übergangsmetalle der 10. Gruppe (M = Cu, Ag, Au) zu [MGe₁₈[Si(SiMe₃)₃]₆]- Anionen. Quantenchemische Rechnungen zeigen, daß die beiden Ge₉-Einheiten auch elektronisch über die Übergangsmetalle miteinander korrespondieren, so daß die Möglichkeit besteht, durch weitere Umsetzung mit Übergangsmetallen eine Endloskette von [MGe₉]-Einheiten zu erhalten, die als eindimensionale Leiter beschreibbar wäre. Somit konnte auch hier durch den Einsatz von Übergangsmetallen eine Clustererweiterung erreicht werden.