Synthese und Reaktionen von 1,2,3,5-Tetrahydro-1,2,3-methenopentalen und Untersuchungen zur Bindungslängenalternanz in mit gespannten Ringen 1,2-überbrückten Aromaten
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden mit gespannten Ringen überbrückte p-Elektronensysteme untersucht. Im ersten Teil wurde die Synthese von 1,2,3,5-Tetrahydro-1,2,3-methenopentalen (I) verbessert und die Reaktivität dieses gespannten Cyclopentadiens untersucht. Die Diels-Alder-Addukte von I (Benzvalenderivate) waren bei Raumtemperatur nicht beständig, da sie einer Umlagerung entweder in das aromatische Valenzisomer oder in die formalen [2+2]-Addukte (bei PTAD, Tetracyanoethen) unterliegen. Die Addukte von TCNE und PTAD waren bei 233 K im NMR-Spektrum beobachtbar. Das aus der Reaktion von I mit Singulett-Sauerstoff (1O2) hervorgehende Endoperoxid nahm in für diese Substanzklasse präzedenzloser Weise ein weiteres Molekül 1O2 auf. Die dabei gebildete Verbindung konnte nicht beobachtet werden und fragmentiert auf zwei verschiedenen Wegen unter Bildung stabiler Folgeprodukte. Quantenchemische Rechnungen an den unsubstituierten Stammkörpern der Diels-Alder-Addukte ergaben eine starke Pyramidalisierung dieser Alkene (21.2° bzw. 20.3°). Die ungewöhnlichen 13C-NMR-chemischen Verschiebungen dieser Verbindungen sind vermutlich auf diesen Effekt zurückzuführen. Im zweiten Teil wurden die Bindungslängenalternanz in mit gespannten Ringen 1,2-überbrückten Benzolen und Pyridazinen untersucht. Alle durch Röntgenstrukturanalyse bestimmten Strukturen weisen gering, aber sigifikant alternierende Bindungslängen im Aromaten auf. In den Pyridazinen wurde eine Zunahme der Alternanz in der Reihenfolge Cyclopentan-<Bicyclo[1.1.0]butan-<Cyclobutan-Brücke gefunden, die durch eine quantenchemische Berechnung der Enthalpie einer Modellreaktion (überbrücktes Ethen + cis-Butadien ® 2,3-überbrücktes Butadien + Ethen) korrekt vorhergesagt wird.
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