Synthese und Reaktivität von Phosphatetrahedranen: Neue Synthesebausteine für die Phosphaorganische Chemie

• Antragsteller: Professor Dr. Robert Wolf
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 451444676

Tetrahedrane sind eine Klasse reaktiver organischer Moleküle, die aus vier Kohlenstoffatomen in tetraedrischer Anordnung bestehen. Sie sind aufgrund ihrer hohen Bindungsspannung sehr reaktiv. Neutrale Tetraeder mit Heteroatomen im Rückgrat waren bis vor kurzem kaum bekannt. Im Jahr 2019 veröffentlichte unsere Forschungsgruppe die Synthese von Di-tert-butyldiphosphatetrahedran, (tBuCP)₂, dem ersten Tetrahedran mit Phosphor und Kohlenstoff im tetraedrischen Grundgerüst. Cummins und Mitarbeiter beschrieben fast zeitgleich im Jahr 2020 die Synthese von Tri-tert-Butylphosphatetrahedran, (tBuC)₃P. Die Entdeckung dieser ersten Phosphatetraedrane markierte den Beginn eines bis dahin unbekannten Forschungsfeldes im Bereich der Organophosphorchemie. In diesem Projekt führen wir grundlegende und umfassende Untersuchungen zur Synthese, zu den chemischen Eigenschaften und zur Reaktivität von Phosphatetrahedranen durch. Die Untersuchungen zielen auf die Isolierung neuer Phosphatetrahedrane sowie auf grundlegende Studien zur Reaktivität mit Elektrophilen, Nukleophilen und Reduktionsmitteln und zur Koordinationschemie mit Übergangsmetallen. In der ersten Förderperiode haben wir die molekulare und elektronische Struktur unseres Di-tert-butyldiphosphatetrahedrans (tBuCP)₂ aufgeklärt. Darüber hinaus haben wir tiefe Einblicke in die Reaktionsmuster dieser Verbindung gewonnen, die sich zu einem nützlichen Synthesebaustein entwickelt hat. Die zweite Förderperiode wird diese Untersuchungen ergänzen und sich auf die Reaktivität von (tBuCP)₂ gegenüber Hauptgruppenradikalen und auf photochemische Reaktionen konzentrieren. Hauptziel der zweiten Förderperiode ist jedoch die Synthese von neuen Phosphatetraedern. Zu diesem Zweck werden wir die Ni-katalysierte Synthese von Diphosphatetraedranen optimieren und neue Katalysatoren für die Dimerisierung von Phosphaalknylen entwickeln. Darüber hinaus wollen wir die Synthese verwandter Mono- und Triphosphatetrahedran mit Hilfe von Kreuzdimerisierungs- und Transmetalisierungsstrategien entwickeln. Die Reaktivitätsstudien der neuen Phosphatetraeder werden untersucht und mit denen von (tBuCP)₂ und P₄ verglichen. Die in diesem Projekt vorgeschlagenen Untersuchungen werden zu einem tieferen Verständnis der Chemie von Phosphatetrahedranen führen. Sie werden weiterhin die Grundlage für die Entdeckung neuer Organophosphorverbindungen bilden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen