Hauptgruppenelement-Ketten gemischter p-Blockelemente

• Antragsteller: Professor Dr. Manfred Scheer
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445322319

Angesichts des enormen Potentials von Kohlenwasserstoffen in Bezug auf ihre Nutzung z.B. in der Polymerchemie stellt sich die Frage nach dem Stand der Forschung zu den isoelektronischen Stammverbindungen anderer Ketten von Hauptgruppenelementen. Nur durch Wasserstoff substituierte Stammverbindungen der Pentele und Triele (13/15-Verbindungen) sind direkte Verwandte der Kohlenwasserstoffe, die ähnliche aber aufgrund ihrer Reaktivitätsunterschiede auch unterschiedliche Eigenschaften zu Kohlenwasserstoffen besitzen und z. B. zum Aufbau anorganischer Polymere bzw. für die Halbleitertechnologie (Halbleiterschichten) von Interesse sind. Während in den letzten Jahrzehnten viel zu Lewis Base-stabilisierten 13/15-Stammverbindungen mit B/P-Sequenzen gearbeitet wurde, ist einerseits der Schritt zum Einbringen der schweren Elemente der Triele bzw. Pentele, im Hinblick auf die hohe Instabilität derartiger Verbindungen nicht vollzogen. Andererseits wurden nur erste Untersuchungen zum Einbau von Stammeinheiten der Gruppe 14 (Tetrele, außer Kohlenstoff) und hier lediglich für das relativ leichte Homologe Ge getätigt, so dass andere Gruppenhomologe wie Silicium oder Zinn bisher fehlen. Aufgrund des bestehenden präparativen Defizits zielt das vorliegende Projekt auf die Synthese und Charakterisierung erster Kettenstammverbindungen der Pentelyltrielane (13/15-Verbindungen) mit Sb und Bi als Pentele bzw. Al, Ga als Triele bzw. auf den gezielten Einbau von Gruppe-14-Stammeinheiten (EH2-Einheiten; E = Si, Ge, Sn), um präzedenzlose Verbindungen dieser Substanzklasse zugänglich zu machen. Dabei grenzt sich das Projekt von mit organo-substituierten Ring- oder Kettenverbindungen ab. Für die Stabilisierung dieser sehr instabilen Stammverbindungen wird das Konzept der Donor-Akzeptor(DA)-bzw. lediglich der Donor-Stabilisierung angewendet. Die gesamten präparativen Arbeiten werden durch theoretische Rechnungen (DFT-Basis) zu den Reaktionswegen der erwarteten Produkte, inklusive der Übergangszustände, der Stabilität und der Zersetzung der Produkte und ihrer elektronischen Eigenschaften, begleitet. Das Potenzial dieser Substanzklassen soll beginnend im Blick auf ihre Verwendung als Einkomponentenvorstufen in CVD- oder ALD-Verfahren (für 13/15- bzw. 13/14/15-Halbleiterschichten), für die Aktivierung kleiner Moleküle bzw. als Liganden in der Katalyse, für chirale Derivate in der asymmetrischen Katalyse getestet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen