Çeşitli ağır karben ve ağır allen yapıları üzerine deneysel ve teorik çalışmalar

Abstract

Yaklaşık 30 yıl öncesine kadar silen, silaallen, sililen ve silil gibi koordinasyon sayısı dörtten az silikon atomu içeren bileşikler reaktif ara ürünler olarak tanımlanırlardı ve bu bileşiklerin izole edilemeyecekleri düşünülürdü. 1981 yılında Si=Si ikili bağını içeren ilk kararlı disilen bileşiğinin West tarafından rapor edilmesiyle bu durum değişmiştir. İlk kararlı disilen yapısının sentezinden sonra 1993 yılında silaallen ve 1994 yılında karben yapılarının silikon analoğu olan N–heterosiklik sililen (5) yapıları katılmıştır. 2011 yılında ise ilk dört üyeli halkalı diradikalik silikon (74) yapısı Sekiguchi tarafından başarılı bir şekilde izole edilmiştir. Tez kapsamında gerçekleştirilen çalışmalar genel olarak teorik ve deneysel sonuçlar olarak iki konu başlığı altında toplanmıştır. Teorik çalışmalar kapsamında elde edilen veriler; çeşitli siklopropilidenoid yapılarının ve Si ve Ge analoglarının yapısal özelliklerinin araştırılmasına ve ilgili yapıların allen ve silaallen yapılarına Doering–Moore–Skattebøl metodu ile halka açılma mekanizmalarının aydınlatılmasına dayanmaktadır. Gerçekleştirilen teorik hesaplamalar neticesinde genel olarak karbenoidal yapının diğerlerine göre daha kararlı olduğu tespit edilmiştir. Bunun yanı sıra spiropentanoid (90a–j) yapısının sübstitüente bağlı olarak hem basamak basamak (stepwise) hem de tek basamak (concerted) halka açılma verdiği gözlemlenmiştir. Ayrıca disilasiklopropilidenoid ve trisilasiklopropilidenoid (95–97) yapılarının halka açılma mekanizmaları incelenmiştir. Elde edilen veriler doğrultusunda 95 numaralı disilasiklopropilidenoid yapısının hem tek basamak hem de basamak basamak halka açılma mekanizması verdiği; buna karşın 96 ve 97 numaralı yapıların yalnızca tek basamak (concerted) halka açılma mekanizması ile ilgili allen birimine düzenlendiği rapor edilmiştir. Tez konusunun deneysel kısmında ilk olarak kararlı bir şekilde izole edilebilinen iki farklı N–heterosiklik sililen (5 and 6) yapılarının siklotrisilen (62) yapısına karşı reaktiviteleri test edilmiştir. Bunun sonucunda literatürde ilk defa dört üyeli ve halkalı triplet Si4 diradikal (105) yapısı ve iki farklı tetrasilasiklobüten bileşiği (106 ve 107) izole edilmiştir. Spektroskopik ve teorik yöntemlerle ilgili bileşiklerin yapısal ve elektronik özellikleri başarıyla aydınlatılmıştır.

As recently as 30 years ago, compounds which have silicon atoms with a coordination number of less than four were considered as reactive intermediates such as disilenes, silaallenes, silylenes, and silicon centered radicals. This situation was changed after synthesis of first disilene by West in 1981. Then, the first silaallene and N–heterocyclic silylene were isolated in 1993 and 1994, respectively. In 2011, the first silicon centered four membered diradicalic compound (75) was reported by Sekiguchi. The thesis consists of two sections: theoretical and experimental part. In the theoretical part, structural properties of Si and Ge analogues of cyclopropylidenoids were investigated. On the basis of calculations, carbenoidal form generally is determined to be most stable as compared to inverted and tetrahedral forms. Additionally, Doering–Moore–Skattebøl rearrangement to related allenes and silaallenes of several cyclopropylidenes, cyclopropylidenoids, and their Si and Ge analogues were reported. Formally, two pathways can be considered: the reaction may either proceed in a concerted fashion or stepwise with the intermediacy of a free cyclopropylidene or silacyclopropylidene. In the case of spiropentanoid (90a–j), both reaction mechanisms are possible depending on the substituent. On the other hand, Di– and tri–silacyclopropylidenods (95–97) can only give concerted mechanism except for 95. In the experimental part, we would like to present the reactivity of two N–heterocyclic silylenes (5 and 6) against to cyclotrisilene cSi3Tip4 62, providing isolation of first stable Si4 four–membered triplet diradical (105) and synthesis of two differend tetrasilacyclobutene (106 and 107).