2,3,5,6-tetrakis(benzimidazol-2´-yl)pyrazine - a novel ligand for potential Spin Crossover complexes

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein neuer mehrzähniger Ligand, 2,3,5,6-tetrakis(benzimidazol-2´-yl)-pyrazin, kurz [(bi)4pz] genannt, der zwei dreizähnige Koordinationsstellen für Metallionen aufweist, synthetisiert und mit Hilfe von NMR, IR, UV-VIS-NIR, Elementaranalyse, sowie XRD und TGA charakterisiert. Aufgrund bisheriger Arbeitern in der Forschungsgruppe an der Stoffklasse der Bis(benzimidazol-2´-yl)pyridine war es das Ziel, einen mehrzähnigen Brückenliganden für Eisen(II)-Koordinationspolymere herzustellen, der ähnliche Spin Crossover-Eigenschaften zeigt, wie die Serie der bereits bekannten mononuklearen [Fe(bzimpy)2]-Verbindungen. In der Hoffnung, einen polynuklearen Komplex ähnlicher oder besserer Spin Crossover-Eigenschaften herzustellen, wurden durch Umsetzung des neuartigen Liganden mit Eisen(II)-Salzen die entsprechenden Eisen(II) Komplexe synthetisiert und charakterisiert. Die magnetischen und optischen Eigenschaften der Komplexe wurden mittels SQUID-Magnetometrie zwischen 4.2 K und 300 K, sowie mit temperaturabhängiger UV-VIS-NIR Spektroskopie im Bereich von 123 K bis 373 K untersucht.<br />

The novel multidentate ligand 2,3,5,6-tetrakis(benzimidazole-2´-yl)pyrazine is synthesized from pyrazine-2,3,5,6-tetracarboxylic acid and characterized with means of NMR, IR, UV-Vis-NIR, TGA, elementary analysis and XRPD. The tridentate ligand with two coordination sites forms deeply coloured complexes with Fe(ClO4)2 and Fe(BF4)2, respectively. Based on former work within the research group with the substance class of bis(benzimidazol-2´-yl)pyridines the major aim of this work is the synthesis of a bridging ligand to form polynuclear iron(II) compounds of a similar spin transition behaviour as it has been observed in the series of the mononuclear [Fe(4-X-bzimpy)3] compounds. The complexes, which have been synthesized for the first time witin the scope of this work, are of equimolar composition, i.e. the ratio of iron(II) to ligand is 1:1, and it is assumed that a one-dimensional network is formed in which units consisting of one ligand-molecule and one coordinated iron are linked to each other. For characterization of the novel complex compounds IR, TGA and XRPD measurements have been conducted. XRPD powder patterns show that predominantly amorphous powders have formed.<br />Furthermore, the powders have been investigated with temperature dependent UV-Vis-NIR spectroscopy and SQUID magnetometry in a range within 123 K and 373 K and within 4.2 K and 300 K, respectively.