Synthesis, Modification and Biological Activity of Hexacoordinate Silicon(IV) Complexes

Das Halbmetall Silizium ist eines der vielseitigsten Elemente der Welt. Neben seiner weiten Verbreitung in der Lithosphäre, werden Siliziumverbindungen, wie beispielsweise polymere Silikone, in zahlreichen Anwendungen der modernen Welt eingesetzt. Darüber hinaus basieren die digitale Revolution und der Fortschritt in der Photovoltaikindustrie auf Silizium und seinen Halbleitereigenschaften. Im Gegensatz zu seinem leichteren Homologen, dem Kohlenstoff, ist Silizium in der Lage, seine Koordinationsgeometrie zu erweitern, um penta-, hexa- und sogar heptakoordinierte Komplexe auszubilden. Mehrere dieser Strukturen wurden in den letzten Jahrzehnten untersucht. Jedoch erwiesen sich die meisten dieser höher koordinierten Siliziumkomplexe als hydrolytisch instabil, was ihre breitere Anwendung, zum Beispiel in biologischen Systemen, einschränkt. Die vorliegende Arbeit adressiert diese Einschränkungen durch die Untersuchung von hexakoordinierten (Arenediolato)bis(polypyridyl)silizium(IV)-Komplexen. Der erste Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese und Modifizierung von höher koordinierten Silizium(IV)-Komplexen. Erfolgreiche post-Koordinationsfunktionalisierungen von Silizium(IV)-Komplexen werden diskutiert. Neben Halogenierungs-, Oxidations- und Nitrierungsreaktionen wird eine Nitrierungs-Reduktions-Kondensations-Strategie, die verschiedene funktionelle Gruppen toleriert, vorgestellt. Darüber hinaus ist eine Synthese für tris-heteroleptische Silizium(IV)-Komplexe, die von dem DNA-interkalierenden Liganden dppz koordiniert werden, gezeigt. Die Ergebnisse der Bindungsaffinitäten einiger Silizium(IV)-Komplexe zu Calf Thymus DNA werden präsentiert. In einem zweiten Projekt werden die Synthesen und biologischen Eigenschaften von zweikernigen Metall-Silizium(IV)-Komplexen untersucht. Die Synthese einer kleinen Bibliothek zweikerniger Metall-Silizium-Komplexe wird diskutiert. Die Ergebnisse der Bindungsaffinitätsstudien der hergestellten Komplexe zu Calf Thymus und G-Quadruplex DNA sowie die Ergebnisse der Zytotoxizitätsassays an HeLa-Zellen werden präsentiert. In einem dritten Projekt wird ein Bodipy-Fluorophor über verschiedene synthetische Routen, einschließlich der Nitrierungs-Reduktions-Kondensations-Strategie sowie einer post-koordinativen Click-Reaktion, in die Silizium(IV)-Komplexe eingeführt. Die photochemischen und biologischen Eigenschaften, wie die Bindung an Calf Thymus DNA und das light switch Verhalten, der erhaltenen Komplexe werden untersucht. Abschließend werden die Ergebnisse der in-vitro Zelllokalisation in HeLa-Zellen mittels konfokalen Laser-Scanning-Mikroskop-Untersuchungen gezeigt.