Strukturbestimmungen von Methylnitrat und Fluormethylnitrat (XCH2ONO2, X = H, F) in Festkörper und Gasphase

• Antragsteller: Professor Dr. Konstantin Karaghiosoff; Professor Dr. Norbert W. Mitzel
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 416982996

Wir schlagen vor, die Strukturen von Methylnitrat (H3CONO2) und Fluormethylnitrat (FH2CONO2) experimentell im festen Zustand und in der Gasphase zu untersuchen. Methylnitrat ist das Stammmolekül für organische Nitrate und somit von grundlegendem Interesse. Mit Fluormethylnitrat wollen wir die Rolle von Substituenten detaillierter verstehen, und Fluor als extrem elektronegativer Substituent sollte diese Rolle sehr deutlich machen. Die Strukturdaten werden uns helfen das unterschiedliche Verhalten und die unterschiedliche Empfindlichkeit dieser hochenergetischen Moleküle zu verstehen. Bisher gibt es lediglich vom Methylnitrat mikrowellenspektroskopische Untersuchungen zur Struktur in der Gasphase. Ansonsten sind keine Strukturdaten dieser beiden Substanzen bekannt. Wir wollen die Kristallstrukturen den beiden unter Normalbedingungen flüssigen Verbindungen bestimmen. Durch die Anwendung geeigneter Kristallisationstechniken sollen Kristalle für die Röntgenbeugung gewonnen werden, die zu lösbaren Strukturen führen. In der Gasphase wollen wir experimentell durch Elektronenbeugungsexperimente und Analyse der Beugungsdaten die Strukturen aufklären – für Methylnitrat durch eine gemeinsame Analyse der Beugungsdaten und Rotationskonstanten. Mitunter sind die Struktur und Dynamik der Moleküle mit anspruchsvollen dynamischen Modellen zu erforschen. Die Herstellung geeigneter Proben wird in München optimiert, muss aber schließlich von erfahrenem Personal aus München in Bielefeld durchgeführt werden, weil beide Verbindungen stoß- und reibungsempfindliche Explosivstoffe sind. Die Strukturchemie-Experimente werden im Gerätezentrum GED@BI (Zentrum für Gas-Elektronenbeugung und kleine Molekülstrukturen) in Bielefeld durchgeführt und von quantenchemischen Rechnungen auf hohem Niveau begleitet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen