Polydentate Lewis-saure Akzeptor-Schalen und -Kelche

• Antragsteller: Professor Dr. Norbert W. Mitzel
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424957011

Die Supramolekulare Chemie beschäftigt sich mit der Assoziation von Molekülen zu größeren Strukturen. Dabei werden diese Assoziate nicht durch kovalente Bindungen miteinander verbunden, sondern durch schwächere, reversibel knüpfbare Wechselwirkungen. Lewis-Säure-Base-Interaktionen sind bereits in großem Detail untersucht, allerdings zumeist an komplexen Gerüsten mit mehreren Basenfunktionen, die relativ simple Säure-Teilchen (meist Kationen) komplexieren. Selektivität wird dabei durch die räumliche Anordnung der Basenfunktionen erreicht. Die inverse Situation der Poly-Lewis-Säuren ist bisher nur sehr spärlich erforscht. Die Gründe dafür liegen in der hohen Empfindlichkeit dieser Verbindungen gegenüber Luft und Wasser, der größeren Zahl an Bindungen an den Lewis-Säure-Zentren und den größeren Veränderungen der Rezeptorstruktur bei der Ausbildung von Lewis-Säure-Base-Komplexen.Das Konzept der Poly-Lewis-Säuren mit definierter räumlicher Struktur der Säurefunktionen ermöglicht jedoch die Erkennung und Komplexierung von Anionen bzw. Lewis-Basen sowie den Aufbau supramolekularer Architekturen. Eigenschaften und Reaktivität des Basenanteils können damit gezielt beeinflusst werden. Ziel dieses Projekts ist es deshalb, eine Reihe neuer Lewis-Säure-Gruppen zu entwickeln und diese neben bekannten Funktionen an starren molekularen Gerüsten definiert zu positionieren. Auf diese Weise wollen wir Systeme zur optimalen Bindung Lewis-basischer Substrate darstellen. Neue Säuregruppen sind solche mit stark elektronenziehenden Substituenten (Perchlor-catecholat, Perfluoralkyl und -aryl, u. U. kombiniert) an Silicium- oder Bor-Funktionen. Bereits erprobte sind Perfluorarylboryl-, Dialkylaluminium- und -gallium-Gruppen. Im Vorfeld des Projekts sollen diese Gruppen anhand einfacher Modellverbindungen bezüglich ihrer Lewis-Säure-Eigenschaften systematisch und quantitativ eingeordnet werden. Als starre donorfreie und einfach zu funktionalisierende Gerüste wollen wir einerseits Tribenzotriquinazen-Derivate benutzen, die auf beiden Seiten ein kelch- oder schalenartiges Anbringen von drei bzw. sechs Substituenten erlauben, die sich danach mit Lewis-Säuren funktionalisieren lassen. Das zweite Teilprojekt betrifft den Aufbau kelchartiger tridentater Lewis-Säuren durch Hydrometallierung planarer Vorstufen. Dazu dient eine jüngst von uns beobachtete Reaktion, bei der die Hydrosilyierung von Hexadehydrotribenzo[12]annulen, einem planaren ringförmigen Molekül mit drei Alkin-Funktionen, zur selektiven C3-symmetrischen dreifachen Addition unter Faltung aller Benzolringe zu einer Seite hin führt. Die Funktionalisierung des Rückgrates und die räumliche Ausrichtung der neuen Lewis-sauren Zentren erfolgen also konzertiert. Die chelatisierenden Lewis-Säure-Systeme wollen wir bzgl. ihrer Komplexierungseigenschaften und der selektiven Erkennung mehrfach Lewis-basischer Substrate hin testen. Ebenso soll mit geeigneten Basen versucht werden, größere käfig-artige Assoziate aufzubauen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen