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Schmidt, Franz

Beiträge zur Chemie der Übergangsmetallcarbonylate in flüssigem Ammoniak

Schmidt, Franz (2025) Beiträge zur Chemie der Übergangsmetallcarbonylate in flüssigem Ammoniak. PhD, Universität Regensburg.

Date of publication of this fulltext: 23 Oct 2025 05:49
Thesis of the University of Regensburg
DOI to cite this document: 10.5283/epub.59609


Abstract (German)

In der Dissertation „Beiträge zur Chemie der Übergangsmetallcarbonylate in flüssigem Ammoniak“ wurden neue Verbindungen im Bereich der Übergangsmetallcarbonylate der Gruppen 6, 7 und 9 als Einkristalle isoliert und röntgenographisch charakterisiert. Die Synthesen wurden in flüssigem Ammoniak als Lösungsmittel in Eintopf-Reaktionen durchgeführt. Die Schlenkgefäße wurden meistens bei tiefen ...

In der Dissertation „Beiträge zur Chemie der Übergangsmetallcarbonylate in flüssigem Ammoniak“ wurden neue Verbindungen im Bereich der Übergangsmetallcarbonylate der Gruppen 6, 7 und 9 als Einkristalle isoliert und röntgenographisch charakterisiert. Die Synthesen wurden in flüssigem Ammoniak als Lösungsmittel in Eintopf-Reaktionen durchgeführt. Die Schlenkgefäße wurden meistens bei tiefen Temperaturen von −39 °C gelagert. Besonders hervorzuheben sind hierbei die Carbonylate [Mn(CO)4(NH3)]−, [M(CO)4]3− (M = Mn, Re), [Mn2(CO)6(μ-CO)2]2− und das Metallcarbonylcarbamoylat [Mo(CO)5(CONH2)]−. Durch die neuen Verbindungen konnten auch mechanistische Einblicke in den Ablauf der Reduktion von neutralen Metallcarbonylen mit Alkalimetallen in flüssigem Ammoniak gewonnen werden. Zum einen gibt es Hinweise, dass die Reduktion der Gruppe 7 Carbonyle in flüssigem Ammoniak über Ammino-Zwischenstufen läuft. In der Gruppe 6 konnte ein Reaktionsablauf analog zur Hieber’schen Basenreaktion abgeleitet werden, wobei statt Hydroxid als Base Amid das Kohlenstoffatom eines Carbonylliganden angreift. Die Wahl des Chelatmittels spielte in der 6. Gruppe eine große Rolle, da zuvor bei Experimenten mit (2.2.2)crypt ausschließlich die trigonal bipyramidale Form des Pentacarbonylats(−II) isoliert wurde. In Versuchen dieser Arbeit wurde bei Verwendung von ([18]Krone-6) ausschließlich die quadratisch pyramidale Form gebildet. Die beiden heteroleptischen Metallcarbonylate [W(CO)3{(CH)2O2}(C18O6H36)]3− und [Cr2(CO)6(NH3)(C16O6H32)]2− ließen Rückschlüsse auf auftretende Nebenreaktionen zu. In beiden Verbindungen ist es zu Fragmentierungen der eingesetzten Chelatmittel ([18]Krone-6) und (2.2.2)crypt durch überschüssiges Alkalimetall in flüssigem Ammoniak gekommen.
Bei dem Versuch, Raman-Spektroskopie in flüssigem Ammoniak durchzuführen, konnte ein Messaufbau eingerichtet werden, was erstmals die Untersuchung der Reaktion von Metallcarbonylen mit Alkalimetallen in flüssigem Ammoniak ermöglicht. Dies war mithilfe eines einbaubaren Kryostaten möglich, um während der gesamten Messung die notwendigen tiefen Temperaturen zu halten. Die Küvetten waren so gestaltet, dass unter Luft- und Feuchtigkeitsausschluss gearbeitet werden konnte. Bisher konnten jedoch keine Carbonylate in Ammoniak-Lösungen beobachtet werden. Ursache dafür ist vermutlich eine zu geringe Löslichkeit oder Konzentration der entstehenden Spezies. Ziel weiterer Forschung sollte es daher sein, weitere Raman-Experimente mit Metallcarbonylen in flüssigem Ammoniak durchzuführen, sowie einen analogen Messaufbau für IR-Spektroskopie in flüssigem Ammoniak zu entwickeln.

Translation of the abstract (English)

In the thesis new compounds of transition metal carbonylates from the groups 6, 7 and 9 were isolated and characterised via single crystal X-ray diffraction. The syntheses were carried out in liquid ammonia as a solvent in one-pot reactions. The Schlenk vessels were mostly stored at low temperatures i.e. −39 °C. Of particular interest are the carbonylates [Mn(CO)4(NH3)]−, [M(CO)4]3− (M = Mn, Re), ...

In the thesis new compounds of transition metal carbonylates from the groups 6, 7 and 9 were isolated and characterised via single crystal X-ray diffraction. The syntheses were carried out in liquid ammonia as a solvent in one-pot reactions. The Schlenk vessels were mostly stored at low temperatures i.e. −39 °C. Of particular interest are the carbonylates [Mn(CO)4(NH3)]−, [M(CO)4]3− (M = Mn, Re), [Mn2(CO)6(μ-CO)2]2− and the metal carbonyl carbamoylate [Mo(CO)5(CONH2)]−. These new compounds also provided mechanistic insights into the reduction of neutral metal carbonyls with alkali metals in liquid ammonia. There is evidence that the reduction of Group 7 carbonyls in liquid ammonia proceeds via ammino intermediates. In the case of group 6, a reaction sequence analogous to Hieber's base reaction could be derived in which the base amide attacks the carbon atom of a carbonyl ligand instead of hydroxide. The choice of chelating agents played a major role in group 6 carbonylate chemistry, as previously only the trigonal bipyramidal form of pentacarbonylate(−II) had been isolated in reactions with (2.2.2)crypt. In experiments with ([18]crown-6), only the square pyramidal form was formed. The two heteroleptic metal carbonylates [W(CO)3{(CH)2O2}(C18O6H36)]3− and [Cr2(CO)6(NH3)(C16O6H32)]2− allowed insights about side reactions in the ammono system. In both compounds, fragmentation of the chelating agents occurred due to excess alkali metal in liquid ammonia.
To perform Raman spectroscopy in liquid ammonia, it was possible to design a measurement setup that enabled studies of the reaction of metal carbonyls with alkali metals in liquid ammonia. This was made possible by using an integrated cryostat to maintain the required low temperatures throughout the measurements. The cuvettes were designed to work in the absence of air and moisture. So far, however, no carbonylates have been observed in ammonia solutions. The reason for this is presumably insufficient solubility or concentration of the forming species. The aim of further research should therefore be to carry out further Raman experiments with metal carbonyls in liquid ammonia and to develop an analogue measurement setup for IR spectroscopy in liquid ammonia.


Involved Institutions


Details

Item typeThesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:Primary Publication
Date23 October 2025
RefereeProf. Dr. Nikolaus Korber
Date of exam23 October 2024
InstitutionsChemistry and Pharmacy > Institut für Anorganische Chemie > Arbeitskreis Prof. Dr. Nikolaus Korber
KeywordsAnorganische Chemie, Carbonylate, Ammoniak
Dewey Decimal Classification500 Science > 540 Chemistry & allied sciences
StatusPublished
RefereedYes, this version has been refereed
Created at the University of RegensburgYes
URN of the UB Regensburgurn:nbn:de:bvb:355-epub-596096
Item ID59609

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