Intra- und intermolekular donorstabilisierte Aminoalkoholderivate des Zinns und Germaniums und deren Einsatz als thermolatente Katalysatoren in der Polyurethansynthese

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit werden anorganische N-Donor-stabilisierte Aminoalkoholat- Verbindungen des Zinns und Germaniums vorgestellt. Gerade für die weitere technische Anwendung von Zinn-Spezies ist das Fehlen von Metall-Kohlenstoff-Bindungen aufgrund der signifikant geringeren Toxizität gegenüber Organozinnverbindungen im Sinne der Nachhaltigkeit von entscheidendem Interesse. Einige Aminoalkoholate des Zinns zeigen Potential als thermolatente Katalysatoren in der Polyurethansynthese gezeigt und Aminoalkoholate des Germaniums sind aktiv in der Lactidpolymerisation. Diese Dissertationsschrift verbindet Grundlagenforschung mit Ansätzen zur potentiellen großtechnischen Anwendung. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf dem Design neuer Aminoalkohole, der Synthese entsprechender Metallderivate und ihrer strukturellen Charakterisierung. Aminoalkohole zeichnen sich durch ihre einfache und kostengünstige Synthese aus. Erstmals werden auch Aminoalkohole mit bis zu drei unterschiedlichen Seitenketten dargestellt. Ihre Koordinationsmuster im Festkörper werden mittels Graphensatzanalyse charakterisiert. In spirozyklischen Zinn-Verbindungen wird die Koordinationsumgebung des Metallzentrums durch systematische Variation der Substituenten und die verschiedenen Kettenlängen von Aminodialkanolen beeinflusst. Die strukturelle Charakterisierung in Lösung und im Festkörper wird mit DFT-Rechnungen unterstützt. Durch die vorliegende Arbeit erweitert sich die Bandbreite der bekannten anorganischen Stannatrane und Germatrane deutlich. Dabei liegt das Hauptaugenmerk auf der Einführung stereogener Zentren in Gruppe-XIV-Metallatranen, die einen entscheidenden Beitrag zur strukturellen Vielfalt dieser Substanzklasse eröffnen. Es handelt sich um die ersten anorganischen Stannatrane und Germatrane, in denen das Metallatom ein stereogenes Zentrum ist, der axiale Substituent das Chiralitätszentrum beinhaltet oder der Atrankäfig eine stereogene Information trägt. Die strukturelle Charakterisierung der daraus resultierenden Isomere erfolgt durch ein- und zweidimensionale NMR-Experimente bei verschiedenen Temperaturen sowie durch die DOSY-NMRSpektroskopie in Lösung und die Einkristallröntgenstrukturanalyse im Festkörper. Das Monomer-Dimer-Gleichgewicht eines Stannatrans wird mittels 119Sn-NMR-Spektroskopie veranschaulicht. DFT-Rechnungen bestätigen die experimentellen Daten zum ⇌- Isomerisierungsprozess von Atrankäfigen. Des Weiteren werden Molekülstrukturen von dreiund sechskernigen Zinn-Oxoclustern diskutiert, die als partielle Hydrolyseprodukte von Alkoxy-Stannatranen in Richtung Zinndioxid angesehen werden. Da Aminoalkoholate des Zinns Potential als thermolatente Katalysatoren in der Polyurethansynthese besitzen, sind einige der beschriebenen Verbindungen auf ihre katalytische Aktivität in der NCO-OHReaktion getestet und dabei entsprechende Parameter der Testreaktion variiert worden.