Silicium und seine Verbindungen sind aufgrund der enormen Breite an Verwendungsmöglichkeiten von großer Bedeutung für Technik und Alltag. Die Anwendungen reichen von Baustoffen über Hochtemperaturwerkstoffe bis hin zur Verwendung von Reinstsilicium in der Mikroelektronik[ ].
Stoffe wie Siliciumcarbid[ ] (SiC), Siliciumnitrid[2] (Si3N4) und Siliciumdioxid (SiO2) sind sowohl wegen ihrer großen Härte, thermischen Belastbarkeit und chemischen Resistenz, als auch wegen ihrer halbleitenden (SiC) und dielektrischen Eigenschaften (SiO2, Si3N4) zu unverzichtbaren Materialien in der modernen Industrie geworden. Heutzutage können mittels Chemical Vapour Deposition[ ] (CVD) oder Pyrolyse präkeramischer Polymere[ ] Werkzeuge, Lager und andere stark belastete Teile im Maschinenbau[ , ] antiabrasiv beschichtet werden. Siliciumdioxid, -nitrid aber auch das Oxynitrid (Si2N2O) bilden außerdem als Dielektrika wichtige Bestandteile von mikroelektronischen Bauteilen. Neben den gängigen Kombinationen von Gasen wie Ammoniak mit Monosilan oder Dichlorsilan, deren Handhabung und Mischungskonstanz problematisch sind, werden zunehmend sogenannte Single Source Precursoren[ , ], also flüchtige Einkomponentenvorstufen mit Si-N-Funktionalitäten eingesetzt. Die Synthese und Erforschung von neuen Verbindungen mit Si-C-N- und Si-N-N-Atomsequenz kann hierbei zur Entwicklung neuer, effizienterer Verfahren für derartige Beschichtungen beitragen.
Von technischem Interesse sind auch Organosiliciumverbindungen mit Si-N-Bindungen, wenn z.B. anorganische Polysiloxan- oder Polysilangerüste mit anderen Komponenten verbunden werden sollen, die sich durch Amidbindungen fixieren lassen. Man findet derartige Verbindungen in kommerziell erhältlichen Haftvermittlern zwischen anorganischen und organischen Polymeren, Vernetzungs- und Oberflächenmodifizierungsmitteln[ ].
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Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Bisheriger Kenntnisstand
- Hyperkoordinierte Siliciumverbindungen
- Pentakoordiniertes Silicium
- Hexakoordiniertes Silicium
- Höhere Koordination am Silicium
- β-Donor-Akzeptor-Wechselwirkungen zwischen N und Gruppe-14-Elementen
- Verbindungen mit E-O-N-Atomsequenz
- Verbindungen mit E-N-N-Atomsequenz
- Verbindungen mit E-C-N-Atomsequenz
- Hyperkoordinierte Siliciumverbindungen
- Neue Ergebnisse
- Halogenierte Verbindungen mit E-C-N-Einheit
- N,N-Dimethylaminomethyl-trifluorsilan
- N,N-Dimethylaminomethyl-trichlorgerman
- Halogenierte Verbindungen mit Si-N-N-Einheit
- Trimethylhydrazido-trifluorsilan und Bis(trimethylhydrazido)-difluorsilan
- Trimethylhydrazido-chlorsilan
- N,N-Dimethyl-N'-trifluorsilyl-N'-trimethylsilylhydrazin
- Halogenierte Verbindungen mit E-C-N-Einheit
- Experimenteller Teil
- Allgemeine Arbeitstechnik
- Methoden zur Stoffcharakterisierung
- Schmelz- und Siedepunktsbestimmung
- GC-Massenspektrometrie
- Kernresonanzspektroskopie
- Infrarotspektroskopie
- Quantenchemische Rechnungen
- Ausgangsverbindungen
- Durchführung der Umsetzungen
- Synthese der Ausgangsverbindungen
- Versuche zur Synthese von GeF4
- N,N-Dimethylaminomethyl-trichlorsilan
- Verbindungen mit X3E-CH2-N-Sequenz (E = Si, Ge)
- Synthese von N,N-Dimethylaminomethyl-trifluorsilan
- Umsetzung von GeCl₂Dioxan mit N,N-Dimethylmethylen-iminiumchlorid
- Verbindungen mit X3Si-N-N-Sequenz
- Trimethylhydrazido-trifluorsilan und Bis(trimethylhydrazido)-difluorsilan
- Trimethylhydrazido-chlorsilan
- N,N-Dimethyl-N'-trifluorsilyl-N'-trimethylsilylhydrazin
- Synthese der Ausgangsverbindungen
- Durchführung und Daten der Röntgenstrukturanalysen
- Dank
- Zusammenfassung
- Summary
- Literaturverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese und Charakterisierung halogenierter Silane und Germane mit β-ständigen Stickstoffunktionen. Ziel ist die Untersuchung der Struktur und der Bindungsverhältnisse dieser Verbindungen. Ein Schwerpunkt liegt auf der Analyse von Donor-Akzeptor-Wechselwirkungen.
- Synthese neuer halogenierter Silane und Germane
- Charakterisierung der Verbindungen mittels verschiedener spektroskopischer Methoden
- Untersuchung der β-Donor-Akzeptor-Wechselwirkungen
- Analyse der Struktur und Bindungsverhältnisse
- Vergleich der Eigenschaften von Silicium- und Germaniumverbindungen
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung: Die Einleitung führt in die Thematik der Arbeit ein und beschreibt die Zielsetzung und den Aufbau der Arbeit. Sie erläutert die Bedeutung der Untersuchung von hyperkoordinierten Silicium- und Germaniumverbindungen und hebt die Relevanz der β-Donor-Akzeptor-Wechselwirkungen hervor.
Bisheriger Kenntnisstand: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der Forschung zu hyperkoordinierten Siliciumverbindungen und den β-Donor-Akzeptor-Wechselwirkungen zwischen Stickstoff und Gruppe-14-Elementen. Es werden verschiedene Verbindungsklassen und ihre Eigenschaften detailliert beschrieben und die relevanten Literaturquellen zitiert. Besonders werden Penta-, Hexa- und höher koordinierte Siliciumverbindungen sowie Verbindungen mit unterschiedlichen Atomsequenzen (E-O-N, E-N-N, E-C-N) diskutiert und deren strukturelle und elektronische Besonderheiten im Detail analysiert.
Neue Ergebnisse: In diesem Kapitel werden die Ergebnisse der eigenen experimentellen Arbeiten präsentiert. Es werden die Synthesen und Charakterisierungen der neuen halogenierten Silane und Germane mit β-ständigen Stickstoffunktionen beschrieben. Die erhaltenen spektroskopischen Daten und die Ergebnisse der Röntgenstrukturanalysen werden detailliert diskutiert und im Kontext des bisherigen Kenntnisstands interpretiert. Es wird ein Vergleich der Ergebnisse für die Silicium- und Germaniumverbindungen gezogen und der Einfluss der Substituenten auf die Struktur und die Eigenschaften der Verbindungen analysiert. Der Fokus liegt dabei auf der detaillierten Analyse von Verbindungen mit E-C-N und Si-N-N Einheiten.
Experimenteller Teil: Dieses Kapitel beschreibt detailliert die experimentellen Methoden, die zur Synthese und Charakterisierung der Verbindungen verwendet wurden. Die Beschreibung der verwendeten Ausgangsstoffe, der Syntheseverfahren, der Aufreinigungsprozesse und der eingesetzten analytischen Methoden (z.B. NMR, IR, Röntgenstrukturanalyse) ist so ausführlich, dass die Experimente reproduziert werden können. Alle relevanten Daten, wie Ausbeuten, Schmelzpunkte, Siedepunkte und spektroskopische Daten werden tabellarisch zusammengestellt. Die einzelnen Schritte der Synthesen von Ausgangsverbindungen, Verbindungen mit X3E-CH2-N-Sequenz (E = Si, Ge) und Verbindungen mit X3Si-N-N-Sequenz werden im Detail beschrieben.
Schlüsselwörter
Halogenierte Silane, halogenierte Germane, β-Stickstoffunktionen, Hyperkoordination, Donor-Akzeptor-Wechselwirkungen, Siliciumchemie, Germaniumchemie, Spektroskopie, Röntgenstrukturanalyse, Synthese.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Arbeit: Halogenierte Silane und Germane mit β-ständigen Stickstoffunktionen
Was ist der Gegenstand dieser wissenschaftlichen Arbeit?
Die Arbeit befasst sich mit der Synthese und Charakterisierung neuer halogenierter Silane und Germane, die β-ständige Stickstoffunktionen tragen. Der Fokus liegt auf der Untersuchung der Struktur, der Bindungsverhältnisse und der Donor-Akzeptor-Wechselwirkungen in diesen Verbindungen.
Welche Zielsetzung verfolgt die Arbeit?
Die Hauptziele sind die Synthese neuer Verbindungen, deren Charakterisierung mittels verschiedener spektroskopischer Methoden (NMR, IR, Massenspektrometrie) und Röntgenstrukturanalyse, sowie die Analyse der β-Donor-Akzeptor-Wechselwirkungen und der strukturellen Besonderheiten. Ein Vergleich der Eigenschaften von Silicium- und Germaniumverbindungen ist ebenfalls Bestandteil der Arbeit.
Welche Verbindungen wurden synthetisiert?
Die Arbeit beschreibt die Synthese verschiedener halogenierter Silane und Germane. Konkret werden Verbindungen mit E-C-N- und Si-N-N-Atomsequenzen (E = Si, Ge) untersucht, beispielsweise N,N-Dimethylaminomethyl-trifluorsilan, N,N-Dimethylaminomethyl-trichlorgerman, Trimethylhydrazido-trifluorsilan und Bis(trimethylhydrazido)-difluorsilan.
Welche Methoden wurden zur Charakterisierung der Verbindungen eingesetzt?
Zur Charakterisierung der synthetisierten Verbindungen kamen verschiedene Methoden zum Einsatz, darunter Schmelz- und Siedepunktsbestimmung, Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS), Kernresonanzspektroskopie (NMR), Infrarotspektroskopie (IR) und Röntgenstrukturanalyse. Zusätzlich wurden quantenchemische Rechnungen durchgeführt.
Welche Ergebnisse wurden erzielt?
Die Arbeit präsentiert die Ergebnisse der Synthesen, die spektroskopischen Daten und die Ergebnisse der Röntgenstrukturanalysen der neuen Verbindungen. Die Daten werden detailliert diskutiert und im Kontext des bisherigen Kenntnisstandes zu hyperkoordinierten Silicium- und Germaniumverbindungen interpretiert. Der Einfluss der Substituenten auf die Struktur und die Eigenschaften der Verbindungen wird analysiert.
Wie ist die Arbeit aufgebaut?
Die Arbeit gliedert sich in Einleitung, Bisheriger Kenntnisstand, Neue Ergebnisse, Experimenteller Teil, Dank, Zusammenfassung, Summary und Literaturverzeichnis. Der experimentelle Teil beschreibt detailliert die Synthesemethoden und die Charakterisierungstechniken, sodass die Experimente reproduziert werden können.
Welche Bedeutung haben die β-Donor-Akzeptor-Wechselwirkungen?
Die Arbeit legt einen Schwerpunkt auf die Analyse der β-Donor-Akzeptor-Wechselwirkungen zwischen den Stickstoffunktionen und den Gruppe-14-Elementen (Silicium und Germanium). Diese Wechselwirkungen beeinflussen maßgeblich die Struktur und die Eigenschaften der Verbindungen.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit am besten?
Schlüsselwörter sind: Halogenierte Silane, halogenierte Germane, β-Stickstoffunktionen, Hyperkoordination, Donor-Akzeptor-Wechselwirkungen, Siliciumchemie, Germaniumchemie, Spektroskopie, Röntgenstrukturanalyse, Synthese.
Wie ist der Kenntnisstand vor Beginn der Arbeit beschrieben?
Der Kapitel "Bisheriger Kenntnisstand" bietet einen umfassenden Überblick über die Forschung zu hyperkoordinierten Siliciumverbindungen und β-Donor-Akzeptor-Wechselwirkungen zwischen Stickstoff und Gruppe-14-Elementen. Es werden verschiedene Verbindungsklassen und ihre Eigenschaften detailliert beschrieben.
Wo finde ich die detaillierten experimentellen Angaben?
Der "Experimentelle Teil" liefert detaillierte Informationen zu den verwendeten Methoden, Ausgangsstoffen, Syntheseverfahren und analytischen Techniken. Alle relevanten Daten (Ausbeuten, Schmelzpunkte, Siedepunkte und spektroskopische Daten) werden tabellarisch zusammengestellt.
- Citation du texte
- Krunoslav Vojinovic (Auteur), 2001, Halogenierte Silane und Germane mit ß-ständigen Stickstoffunktionen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/6606
