Heteroelement Mehrfachbindungen der Gruppen 13/14 und 13/15

In krassem Gegensatz zu den lange bekannten homo- und heteroatomaren mehrfach gebundenen Systemen der Elemente Bor, Kohlenstoff und Stickstoff wurde eine weitgehend vollständige Reihe von Verbindungen mit homoatomaren Mehrfachbindungen zwischen schwereren Hauptgruppenelementen der Gruppen 13, 14 und 15 erst kürzlich experimentell zugänglich. Als vorläufige Höhepunkte seien in diesem Zusammenhang Darstellungen von Verbindungen mit formalen Dreifachbindungen genannt, woran die Arbeitsgruppe von Prof. Philip P. Power führend beteiligt war. Diese Syntheseerfolge haben zu einer grundlegenden Änderung der Interpretation von Mehrfachbindungssystemen geführt und zu einem neuen Forschungsansatz in der Chemie, da derartige Verbindungen lange Zeit als instabil und daher nicht darstellbar galten. Derartige Substanzen differieren von ihren leichteren Homologen in der zweiten Gruppe des Periodensystems stark in Bezug auf Struktur und Reaktivität. Obwohl große synthetische Fortschritte in der Chemie mehrfach gebundener, homo-atomarer, schwerer Hauptgruppenelemente gemacht wurden, stellt die Darstellung entprechender hetero-atomarer Substanzen nach wie vor ein weitestgehend ungelöstes Problem dar. Wenn man den Einsatz der schweren Elemente der Gruppen 13, 14 und 15 als Halbleitermaterialien oder einer Vielzahl weiterer industrieller Anwendungen betrachtet, dann erscheint allerdings die Darstellung und das Studium der Eigenschaften derartiger heteroatomarer Mehrfachbindungssysteme von besonderer wissenschaftlicher und technologischer Bedeutung. Das Hauptziel dieser Arbeit ist dementsprechend die Darstellung und Charakterisierung bislang unbekannter Moleküle mit hetero-atomaren Doppelbindungen zwischen Elementen der Gruppen 13 (Al, Ga, In, Tl) und 14 (Si, Ge, Sn, Pb) und Dreifachbindungen zwischen Elementen der Gruppen 13 und 15 (P, As, Sb, Bi). Zu diesem Zweck sind in diesem Antrag mehrere neuartige Synthesestrategien aufgeführt. Die strukturellen Eigenschaften der dargestellten Verbindungen sollen mit Hilfe der Einkristall-Röntgenstrukturanalyse, Schwingungs- und UV-VIS Spektroskopie sowie der Heterokern NMR Spektroskopie, auch im Festkörper, charakterisiert werden. Darüber hinaus wird die Regioselektivität von Additionsreaktionen an derartige Mehrfachbindungen untersucht werden. Zusätzlich sollen Molekülradikale durch Ein-Elektron-Transferschritte erzeugt werden, wobei ESR Spektroskopie und Cyclische Voltammetrie zum Einsatz kommen sollen. Diese Arbeit soll in der Forschungsgruppe von Prof. Philip P. Power an der University of California, Davis, USA, durchgeführt werden.