Synthesis and reactivity of the smallest diboraheterocycles and diboratabutadienes

Abstract

The unique properties of boron compounds make them extremely valuable and versatile in chemical reactions and applications. While various acyclic and cyclic organoboron compounds have been extensively studied, the smallest neutral and charged diboron-containing heterocycles remain underexplored, likely due to their limited accessibility. To facilitate investigations on B2C-heterocycles, this thesis deals with the straightforward access to non-classical diboriranes and diboriranides through functionalization of simple diboranes(4). While the obtained diboriranides act as sigma-donating ligands towards different metals, non-classical diboriranes give rise to transition metal pi-complexes. Furthermore, the obtained complexes derived from non-classical diboriranes were shown to incorporate carbon monoxide in ring expansion reactions in side-on or end-on fashion depending on the nature of the bridging moiety BRB. As for the smallest B-B containing heterocycles, small charged acyclic diboron compounds have received little attention compared to the rapidly growing field of neutral diborane applications. Although the structural motif of a 2,3-diboratabutadiene has been known for decades, the choice of unsuitable substituents presumably precluded the formation of butadiene metal complexes with internal B-B bond. In this thesis a novel tetraarylated 2,3-diboratabutadiene was shown to be a suitable ligand for Group 4 metallocenes.

Die einzigartigen Eigenschaften von Borverbindungen machen sie für chemische Reaktionen und Anwendungen äußerst wertvoll und vielseitig. Während verschiedene zyklische und azyklische Organoborverbindungen ausgiebig untersucht wurden, sind die kleinsten neutralen oder geladenen diborhaltigen Heterozyklen noch nicht ausreichend erforscht, was wahrscheinlich auf ihre begrenzte Zugänglichkeit zurückzuführen ist. Um Untersuchungen an B2C-Heterozyklen zu erleichtern, befasst sich die vorliegende Arbeit mit einem geradlinigen Zugang zu nicht-klassischen Diboriranen und Diboriraniden durch Funktionalisierung einfacher Diborane(4). Während die erhaltenen Diboriranide als -donierende Liganden gegenüber verschiedenen Metallen fungieren, führen nicht-klassische Diborirane zu Übergangsmetall -Komplexen. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die erhaltenen Komplexe, die von nicht-klassischen Diboriranen abgeleitet sind, CO in Ringerweiterungsreaktionen in Abhängigkeit von der Art der verbrückenden Einheit BRB side-on oder end-on einbauen können. Wie schon bei den kleinsten B-B-haltigen Heterozyklen haben kleine geladene azyklische Diborverbindungen im Vergleich zum schnell wachsenden Bereich der neutralen Diboran-Anwendungen wenig Aufmerksamkeit erhalten. Obwohl das Motiv eines 2,3-Diboratabutadiens seit Jahrzehnten bekannt ist, hat die Wahl ungeeigneter Substituenten vermutlich die Bildung von Butadien Metallkomplexen mit interner B-B-Bindung verhindert. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass ein neuartiges tetraaryliertes 2,3-Diboratabutadien ein geeigneter Ligand für Metallocene der Gruppe 4 ist.