Heteroldianionen der Tetrele als Synthesebausteine zum Aufbau polarisierter Mehrfachbindungssysteme und bicyclischer Carbenanaloga

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Müller
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431534440

Eine wesentliche Entwicklungslinie der modernen molekularen Chemie ist die Bereitstellung von Verbindungen, welche es ermöglichen reaktionsträge, kleine Moleküle wie z.B. Diwasserstoff, Distickstoff oder Kohlenstoffdioxid, aber auch einzelne, sehr starke Bindungen (z.B. C-F oder C-H Bindungen) in komplexeren Molekülen gezielt für chemische Prozesse zu aktivieren. Idealerweise findet diese Aktivierung in einem thermodynamischen Regime statt, welches die Einbindung des Aktivierungsschritts in katalytische Prozesse erlaubt. Übergangsmetallkomplexe bieten hierfür ideale elektronische Voraussetzungen, da der Wechsel sowohl des Koordinations- als auch des Oxidationszustands des Zentralmetalls leicht zu bewerkstelligen ist. Der Nachteil vieler Übergangsmetalle ist ihre schlechte Verfügbarkeit und z.T. ihre Toxizität. Daher ist der Einsatz von häufig vorkommenden, physiologisch unbedenklichen Hauptgruppenelementen wie Silicium, Bor oder Aluminium für solche Bindungsaktivierungsprozesse absolut wünschenswert. In der letzten Dekade haben sich mehrere Verbindungsklassen der Hauptgruppenelemente herauskristallisiert, welche die grundlegenden Prozesse der chemischen Bindungsaktivierung wie oxidative Addition und reduktive Eliminierung ermöglichen (Metallomimetika). Hier sind vor allem Carbenanaloga, Heteroalkene und die Kombination von sterisch gehinderten Lewis Säuren und Basen, die frustrierten Lewis Paare zu nennen. Insbesondere im Falle der Carbenanaloga und der Heteroalkene verfügen diese Prozesse z.T. über eine erhebliche thermodynamische Triebkraft oder eröffnen neue, unvorhergesehene Reaktionspfade. Beide Faktoren behindern ihre Einbindung in katalytische Reaktionen und erfordern gezielte Modifikationen der Hauptgruppen-elementverbindungen. Wir zeigen in unserem beantragten Projekt Möglichkeiten auf, aus Hetero-cyclopentadienen und einfach zugänglichen Dichloriden der Hauptgruppenelemente eine Reihe von polaren Heteroalkenen und bicyclischen Carbenanaloga herzustellen. Beide Substanzklassen verfügen aufgrund ihrer besonderen Bindungsverhältnisse über neuartige Eigenschaften, welche in diesem Projekt erforscht werden sollen. Grundlegende Fragen der Verfügbarkeit und der Stabilität der neuen Verbindungen werden im Mittelpunkt der Untersuchungen stehen. Zudem werden Reaktivitätsstudien durchgeführt werden, welche es erlauben ihr Potential in Bindungsaktivierungsreaktionen zu evaluieren. Bei Erfolg des beantragten Projekts werden wir den Zugang zu zwei Klassen neuartiger Hauptgruppenelementverbindungen ermöglicht haben, welche prinzipiell in der Lage sind als Metallomimetika zu fungieren. Die vorgeschlagenen Untersuchungen sind fokussiert auf die Synthese und die topologische und elektronische Struktur dieser neuartigen Verbindungen und werden erste Hinweise auf ihr Reaktionsverhalten ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen