Förderprojekte

Förderbeginn 01.01.2024

Tetraedrisches BP3 - eine Bor-zentrierte, molekulare Lewis-Supersäure

Prof. Dr. Holger Braunschweig
Universität Würzburg
Institut für Anorganische Chemie

Prof. Dr. Joshua S. Figueroa
University of California, San Diego
Department of Chemistry and Biochemistry

Die moderne Gesellschaft ist in hohem Maße darauf angewiesen, dass industrielle Prozesse das nahezu unerschöpfliche Reservoir kleiner Moleküle wie H₂, CO, CO₂ oder N₂ effizient als Quelle atomarer Bausteine für die Herstellung von Alltagsprodukte einsetzen. Während üblicherweise Übergangsmetalle an der einen oder anderen Stelle als Katalysatoren eingesetzt werden, wurde in den letzten Jahrzehnten das Potenzial bestimmter Hauptgruppenelemente für derartige Aufgaben erkannt. In dieser Hinsicht hat sich das Element Bor als besonders vielseitig erwiesen, indem es (i) die einzigartigen elektronischen Eigenschaften niedervalenter Molekülspezies (z.B. Borylene, Diborine, Diborene, usw.) oder (ii) den intrinsischen Elektronenmangel des Borkerns und den Lewis-sauren Charakter klassischer dreifachkoordinierter Borane ausnutzt. Hierbei hat sich gezeigt, dass für Letzteres bis zu einem gewissen Grad ein Feintuning möglich ist und dass eine Erhöhung der Lewis-Azidität in der Regel mit einer höheren Reaktivität einhergeht. Das vorgeschlagene Projekt widmet sich dieser speziellen Eigenschaft und wird versuchen, diese bis an die Grenzen zur Lewis- Superazidität zu treiben. Dieses Ziel soll durch sorgfältige Manipulation der Geometrie des Boran-Zentrums erreicht werden, im Speziellen durch Einführung einer starren, Phosphorbasierten P₃-Ligandensphäre. Wir werden versuchen, die hypothetische molekulare Borspezies BP₃ zu generieren und ihre Zusammensetzung und Eigenschaften im Detail zu untersuchen. Erste quantenchemische Berechnungen (fia-Fluoridionenaffinität) haben bereits den Lewis-supersauren Charakter von BP₃ bestätigt. Die Rechnungen lassen zudem die Existenz erstaunlich stabiler Addukte mit verschiedenen Lewis-Donoren (SMe₂, NHC, CO, N₂) vermuten und deuten sogar auf die Möglichkeit zur Realisierung von bisher unbekannten Bor- Edelgas-Donor-Akzeptor-Komplexen hin.

Abschlussbericht
Das durch BaCaTeC geförderte Projekt „Tetraedrisches BP₃ - eine Bor-zentrierte, molekulare Lewis-Supersäure“ wurde zur Etablierung einer engen wissenschaftlichen Zusammenarbeit zwischen den Arbeitsgruppen Braunschweig (JMU Würzburg) und Figueroa (UCSD) angestoßen. Die Fördermittel wurden anfänglich zur Finanzierung eines mehrwöchigen Aufenthaltes eines wissenschaftlichen Mitarbeiters der JMU Würzburg in den chemischen Laboratorien der UCSD eingesetzt. Ziel war es hierbei, einige der Kernkompetenzen beider Arbeitsgruppen, d.h. Bor- (JMU) und Phosphorchemie (UCSD) im Speziellen, in der Synthese von BP₃, einer neuartigen Bor-zentrierten, moleklularen Lewis-Supersäure zu verschmelzen. Trotz aller experimenteller Anstrengungen hat sich dieses Molekül bislang jedoch einer Realisierung hartnäcking entzogen; wir konnten keinerlei Hinweise auf die Existenz dieses ungewöhnlichen Strukturmotivs sowohl in freier, als auch in koordinierter Form erhalten. Nichtsdestotrotz konnte die Zeit ausgiebig für einen intensiven wissenschaftlichen Austausch und die Entwicklung zukünftiger gemeinsamer Projekte genutzt werden, wodurch eine langfristige Zusammenarbeit der beiden Arbeitsgruppen etabliert werden konnte.