Synthese und Reaktivität von molekularen Silicas mit und ohne Sauerstoffdefekten sowie ihren Chalkogenanaloga

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias Drieß
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433309479

Die faszinierend vielseitige Reaktivität von Silica und seinen schweren Homologen gegenüber Substraten (z.B. zur Immobilisierung von Metallzentren oder metallbasierten Clustern auf entsprechenden Oberflächen) ist stark abhängig von der chemischen Natur der terminierenden Gruppen und Sauerstoffdefekten. im Fall von Silicas, die Gegenwart von Wasser und/oder Sauerstoffdefekten bestimmt nicht nur die Konzentration von terminalen Si-OH Gruppen, sondern beeinflußt auch seine morphologische Stabilität, d.h. deren Tendenz, eine Nachfolgeagglomeration einzugehen. Eine Möglichkeit um Struktur-Reaktivitätsbeziehungen von solchen Materialien auf der molekularen Skala zu enthüllen bieten molekulare Modelle mit unterschiedlichen Terminierungen wie Si-O-Si, Si(OH)n, Si=O und sogar auch solche mit Sauerstoffdefekten. Allerdings ist ein synthetischer Zugang zu verlässlichen Modellen durch den Mangel an geeigneten molekularen Vorläufern stark limitiert. Daher widmet sich das Projekt der Entwicklung von beispiellosen synthetischen Methoden für die Erzeugung von definierten moekularen Silicaverbindungen und ihren schweren Homologen. Ausgangspunkt unserer Untersuchungen ist die erst kürzlich entwickelte (wasserfreie) selektive Chalkogenierung von bis(Carben)-stabilisierten nullwertigen Siliciumkomplexen ('Silylone'), die die Synthese und Isolierung von korrespondierenden Verbindungen mit mononuklear SiX, SiX2 (X = O, S, Se, Te) and Si(CO3)2 Einheiten erlauben. Die Donor-Acceptorwechselwirkung mit den bis(Carben)-Liganden verhindern eine Polymerisation. Mit diesen Molekülen in unseren Händen sind wir erstmals in der Lage, die Reaktivität solcher Spezies gegenüber Wasser und verwandten Hydroxyverbindungen zu untersuchen, mit dem Ziel, die korrespondierenden ligandstabilisierten mononuklearen Si(OH)n Verbindungen (n = 2,3,4) zu erreichen, inklusive der Isolierung der schwer fassbaren Orthokieselsäure Si(OH)4. Darüberhinaus sollen ausgehend von acyclischen Chlorsilanen und cyclischen Chlorsilanen des Typs SinCl2n (n = 5,6) und deren Umwandlung in die korrespondierenden Siloxy- und Hydroxo-substituierten Cyclosilane als molekulare Modelle für sauerstoffdefizitäre Silicas und deren Eignung als molekulare Vorläufer für sauerstoffdefizitäre Silicas wie SiO über einen nichthydrolytischen Syntheseweg untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen