Lewis-Supersäuren: Synthese, Charakterisierung und Einsatz sowie computergestütztes Design neuer Lewissäuren

• Applicant: Professor Dr. Ingo Krossing
• Subject Area: Inorganic Molecular Chemistry - Synthesis and Characterisation
• Term: from 2004 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5429252

In den letzten Jahren zeigte sich, dass sehr starke organometallische (B(C6F5)3, ...) wie anorganische Lewissäuren (BF3, SbF5, ...) ein großes Potential sowohl in der Synthesechemie neuer ungewöhnlicher Verbindungen als auch in Anwendungen wie der homogenen Katalyse haben. Im Projekt werden Wege zu neuen Lewissäuren des allgemeinen Typs M(ORF)3 und E(ORF)5 aufgezeigt (M = Al, Ga; E = P-Sb; ORF = fluoriertes Alkoxid). Über quantenchemische Rechnungen konnten wir auf Basis der Fluoridionenaffinität (FIA) bereits zeigen, dass Al(OR)3 (R = C(CF3)3, FIA = 537 kJ mol-1) eine deutlich stärkere Lewissäure als SbF5 ist (FIA = 487 kJ mol-1). Die Synthese der Gruppe 13 M(ORF)3-Lewissäuren sollte aus MMe3 und RFOH bzw. M0 und RFOH leicht gelingen. Durch systematische Variation von M und RF, zum Beinspiel von C(H)(CF3)2 über C(Me)(CF3)2, C(C6F5)(CF3)2 zu C(CF3)3, sollte dabei die Lewis-Acidität fein einstellbar sein. Gruppe 15-Lewissäuren sollten unter anderem aus den Pentahalogeniden EX5 (X = F, Cl) und RFO-SiMe3 unter Me3Si-X-Abspaltung zugänglich sein. Diese neuen Lewissäuren A sollen im Weiteren zur Darstellung neuer Materialien sowie reaktiver Kationen verwendet werden. Wege zu M+[AF]- (M = Li, Ag), M2+[AF-]2 (M = Zn, Cu, Ni, Co, Pd, Cd, Hg etc.), C(CH3)3+[AF]-, CPh3+[AF]-, NR4+[AF]- sowie H(OEt2)2+[A(OR)]- werden aufgezeigt. Zudem soll versucht werden einfache, aber sehr reaktive und bisher in kondensierter Phase (fast) unbekannte Kationen wie BF2+ bzw. F2B-D+ (D = Xe, CO), CF3+, OCF+ und PF4+ über Fluoridionenabstraktionen darzustellen. In einer systematischen Studie soll des Weiteren die Lewis-Acidität der gebildeten Säuren A gegenüber BF4-- und EF6--Salzen auch in Abhängigkeit vom Lösungsmittel überprüft werden. Dies erlaubt eine experimentelle Einordnung der Reaktivitäten der neuen Lewissäuren A im Vergleich zu bekannten Säuren wie BF3/EF5 und sollte die Syntheseplanung für Reaktionen mit den neuen Lewissäuren A in fast allen Bereichen der Chemie erleichtern. Das gesamte Projekt wird von quantenchemischen Berechnungen begleitet, damit die Thermodynamik der dargestellten Spezies in Gasphase und Lösung verstanden und ihre Schwingungs- und NMR-Spektren simuliert werden können.

• DFG Programme: Research Grants