Main group borohydrides as building blocks developing new synthetic methodologies to introduce phosphorus to p- and s- block compounds

Abstract

The quest for multiple bonds between group 13 and group 15 elements has been pursued for decades due to their applications for materials with optoelectronic and semiconducting properties. This Thesis aims at finding new synthetic routes for the stabilization of Al=P bond. Our synthetic approach relies on an aluminium (III) precursor stabilised with a monoanionic NacNac ligand and different phosphorus(III) building blocks. We demonstrate that aluminium borohydrides are suitable synthons for nucleophilic substitutions, allowing the preparation of a new library of phosphanylalumanes. The isolated compounds are tested for β-elimination reaction aiming at the formation of the Al=P bond. We rationalize the role of the leaving group on aluminium to direct the synthesis towards the phosphaalumene. Finally, we demonstrate that magnesium borohydrides are reagents for salt metathesis reactions to prepare phospha-Grignard reagents. We investigate the reactivity towards benzophenone, exploring the reaction mechanism by experimental and computational techniques. Overall, in this Thesis, we introduce a new category of building blocks for main-group chemistry. We showcase that aluminium and magnesium borohydrides are suitable synthons for nucleophilic substitutions, particularly for the preparation of synthetically challenging bonds such as Al-P and Mg-P. The synergy between experimental and computational chemistry allowed us to direct the synthetic strategies to targeted motifs.

Die Suche nach Mehrfachbindungen zwischen Elementen der Gruppen 13 und 15 hat die Aufmerksamkeit der anorganischen Chemie auf sich gezogen. Ihre isoelektronischen Verhältnisse zu Kohlenstoffverbindungen hat zur Herstellung von Materialien mit optoelektronischen und halbleitenden Eigenschaften geführt. Das Ziel dieser Arbeit ist es, Herstellung der neuen synthetischen Methoden, um die Al=P Doppelbindungen zu stabilisieren. Der synthetischer Ansatz beruht auf einer Aluminium(III)-Vorstufe, die durch einen monoanionischen NacNac-Liganden stabilisert ist und mit verschiedenen Phosphor(III)-Bausteinen substituiert ist. Zu Beginn wurde der Fokus auf die Synthese von Phosphanylalumanen gelegt, die durch ß-Eliminierung zur Bildung einer Al=P Doppelbindung führt. Schließlich zeigen wir die Herstellung von Phospha-Grignard-Reagenzien von Magnesiumborhydride Reagenzien. Wir untersuchen die Reaktivität und erforschen den Reaktionsmechanismus mit experimentellen und theoretischen Methoden. In dieser Arbeit, zeigen wir dass Aluminium- und Magnesiumborhydride geeignete Synthone für nukleophile Substitutionen sind, insbesondere für die Herstellung der Bindungen wie Al-P und Mg-P. Die Entwicklung dieser Synthesewege erfolgt auf synergetischer Weise, indem sowohl experimentelle als auch theoretische Bereiche der Chemie miteinander verknüpft werden.