Mehrfach Lewis-saure bzw. metallophile Rezeptorsysteme mit Trisilacyclohexan-Gerüsten

• Antragsteller: Professor Dr. Norbert W. Mitzel
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 313483887

Spezifische chemische Funktionalität lässt sich durch eine definierte räumliche Positionierung gezielt ausgewählter Funktionen erzielen. Dieses Prinzip ist in der Natur in vielfältiger Weise z. B. in Enzymen realisiert und Chemiker nutzen es beim Design molekularer Katalysatoren. Typischerweise werden dazu meist Donor-Funktionen (z. B. als Rezeptoren für Metallionen) oder Wasserstoffbrückenbildner angeordnet, während die gezielte Anordnung von Lewis-Säure-Rezeptoren weit weniger verbreitet ist. Ein solches Konzept eröffnet aber die Möglichkeit zur Erkennung und Komplexierung von Anionen bzw. Lewis-Basen und damit die Änderung von deren Eigenschaften und Reaktivitäten. Ziel des Projektes ist die Synthese und Nutzung neuer Systeme mit mehreren räumlich definiert positionierten und ausgerichteten Lewis-aciden oder metallophilen Rezeptorfunktionen. In Vorarbeiten haben wir gezeigt, dass dreifach mit Alkin-Gruppen substituierte Trisilacyclohexangerüste eine Klasse von Molekülen darstellen, die sehr gute Voraussetzungen zum Aufbau solcher Zielsysteme besitzen: gute präparative Zugänglichkeit, Absenz konkurrierender Lewis-Base-Funktionen und einfache Funktionalisierbarkeit über eine Reihe etablierter Reaktionen. In diesem Projekt sollen verschiedene Klassen von Trialkin-Trisilacyclohexanen mit Metallalkylen mittels Alkaneliminierungsreaktionen terminal an den Alkin-Funktionen metalliert werden oder es sollen Metallfunktionen mittels Hydrometallierungsreaktionen an die Alkingruppen addiert werden. Auf diese Weise werden Gruppen wie R2Al, Cl2Ga und R2Ga oder elektronegativ substituierte Boryl- und Silylgruppen wie BR2 und SiR3 (R = F, Cl, C2F5, C6F5, C6F3(CF3)2 etc.), aber auch andere Metallatome wie Gold und Quecksilber an den starren Gerüsten angebracht. Erstere haben die Möglichkeit einer Substraterkennung über Lewis-Säure-Base-Wechselwirkungen, letztere über dispersiv geprägte d10-d10-Interaktionen. Das Ziel ist also, den Aufbau maßgeschneiderter Rezeptoren beherrschen zu lernen und diese zum gezielten Erkennen und Modifizieren der chemischen und physikalischen Eigenschaften Lewis-basischer oder metallophiler Substrate einzusetzen. Weitere Anwendungsaspekte dieser Chemie betreffen den Einsatz chelatisierender Lewis-Säuren in der Chemie Frustrierter Lewis-Paare und einen neuen Ansatz zum Aufbau von Super-Lewis-Säuren in Metalladadamantangerüsten mit pyramidalen Koordinationsumgebungen von Gruppe-13-Elementen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen