Kombinierte quantenchemische und experimentelle Untersuchung der Metall-Metall-Wechselwirkungen von Verbindungen mit schweren Elementen der Gruppen 15 und 16

• Antragsteller: Professor Dr. Georg Jansen; Professor Dr. Stephan Schulz
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation ; Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 271447061

In diesem Projekt wird die Rolle von Dispersionswechselwirkungen in chemischen Verbindungen der Atome Sb, Bi und Te untersucht. Dazu wird die Synthese entsprechender Moleküle mit deren quantenchemischer Berechnung und röntgenkristallographischer Charakterisierung kombiniert. In der ersten Förderperiode des Projekts zeigte sich, dass die dispersionsdominierten nichtkovalenten Wechselwirkungen dieser Atome untereinander und mit pi-Systemen von Aromaten entscheidend sind für die Ausbildung von Kristallstrukturen ihrer Verbindungen. Sie tragen auch erheblich zur Stabilisierung von Konformeren solcher Verbindungen bei, in denen mehrere schwere Metallatome der Gruppen 15 und 16 vorliegen, die nicht direkt kovalent verknüpft sind, und verursachen dort beispielsweise Bindungswinkel von unter 90 Grad. In der zweiten Förderperiode rückt der Einfluss elektronenschiebender und -ziehender Liganden der Metallatome auf deren Potential als Dispersionsenergiedonoren hoher Elektronendichte in den Fokus. Deren Effekte sollen einerseits mit Hilfe quantenchemischer Rechnungen vorhergesagt werden, wobei intermolekulare Störungstheorie mit ihrer Möglichkeit zur quantitativen Berechnung der Dispersions- und weiterer Wechselwirkungen eine Hauptrolle spielt. Andererseits sollen vielversprechende Kandidaten mit besonders starken Wechselwirkungen synthetisiert und strukturell charakterisiert werden. Weiterhin sollen homo- und hetero-bimetallische Komplexe mit starren aromatischen Liganden synthetisiert und charakterisiert werden, bei denen eine Feineinstellung der Abstände zwischen den Metallatomen möglich ist. Deren Konsequenzen für intra- und intermolekulare Wechselwirkungen sollen über strukturelle Charakterisierungen und quantenchemische Berechnungen verstanden werden. Anisotropien der Kombination aus attraktiven Dispersions- und repulsiven sterischen Kräften sollen mittels intermolekular störungstheoretischer Berechnungen der Wechselwirkungen von Verbindungen der Metallatome der Gruppen 15 und 16 mit Testteilchen besser verstanden und für die qualitative Vorhersage von Molekül- und Molekülaggregatstrukturen nutzbar gemacht werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1807: Control of London Dispersion Interactions in Molecular Chemistry