Donor-stabilisierte monomere Pentelylalane und -gallane: Jenseits des sterischen Anspruchs

• Antragsteller: Professor Dr. Manfred Scheer
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 323408236

Verbindungen der Gruppe 13/15 fanden im letzten Jahrzehnt als Vorstufen für funktionelle Materialien, anorganische Polymere oder als Wasserstoffspeichermaterialien erhebliche Beachtung. Aktuelle Untersuchungen konzentrieren sich vor allem auf N/B- und P/B-basierte Systeme und, obwohl Synthesewege für die schwereren Analoga entwickelt wurden, sind diese unterrepräsentiert und die erhaltenen Derivate tragen meist noch sterisch anspruchsvolle organische Reste. Die Stammverbindungen des Typs H2EMH2 (M = Element der 13. Gruppe, E = Element der 15. Gruppe), die isoelektronisch mit Ethen sind, wurden bislang nicht isoliert und ausschließlich in theoretischen Studien beschrieben. Vor einiger Zeit gelang dem Arbeitskreis Scheer die Isolierung der monomeren Stammverbindungen der Phosphanylalane und -gallane (OC)5W·H2PMH2·NMe3 (M = Al, Ga) durch den Einsatz der Lewis-Säure(LS)/Base(LB)-Stabilisierung, und es konnten erste kontrollierte Oligomerisierungsreaktionen dieser Verbindungen erfolgreich durchgeführt werden. Das vorliegende Projekt konzentriert sich auf die Feinabstimmung der elektronischen und sterischen Eigenschaften der Ausgangsmaterialien und der Reaktionsbedingungen (Temperatur, Lösungsmittel u.a.). Damit wird die H2-Eliminierung kontrolliert, um die höchstkondensierten, wasserstofffreien Käfigverbindungen bzw. gemischte Kettenverbindungen aus Elementen der Gruppe 13/15 zu erhalten. Die selektive Substitution durch spezielle organische Reste am Pentelatom wird zu reaktiven Vorläufern für die Herstellung neuer löslicher, oligomerer/polymerer Materialien der gemischten Verbindungen der Gruppe 13/15 führen. Darüber hinaus ist die Synthese der nur Donor-stabilisierten Verbindungen des Typs H2EMH2·LB (E = P, As, Sb; M = Al, Ga) mittels einer neuen Salzmetathese ausgehend von LB·MH2I oder durch eine LS-Abstraktion ausgehend von LS·H2PMH2·LB (M = Al, Ga) mittels passender LBs ein zentrales Ziel des Projekts. Starke Donoren wie Carbene mit hohem sterischen Anspruch sind vielversprechende LBs, um die erstmalige Generierung einer ausschließlich durch eine LB stabilisierte Stammverbindung zu ermöglichen. Überdies soll im Rahmen dieses Projekts die noch unbekannte, nur durch eine LS stabilisierte Stammverbindung des Typs LS·H2PMH2 synthetisiert werden. Die Erforschung dieser unterschiedlichen Verbindungstypen wird von ausgedehnten Gasphasen- und thermischen Untersuchungen sowie zusätzlich durch DFT-Rechnungen begleitet und vervollständigt. Insbesondere wird erwartet, dass Verbindungen des Typs H2PMH2·LB (M = Al, Ga) mit LB von vernachlässigbarer Flüchtigkeit - wie sterisch überladene N-heterozyklische Carbene oder zyklische Alkyl-amino-carbene - H2PMH2 in die Gasphase oder in die Argonmatrix freisetzen werden und dort erstmalig nachgewiesen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Alexey Y. Timoshkin