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Erstmals Dreifachbindung zwischen Stickstoff und Phosphor

24.09.2012 (fjh)
An der erstmaligen Herstellung einer stabilen Dreifachbindung zwischen Stickstoff und Phosphor sind auch Marburger Chemiker beteiligt. Noch nie zuvor ist es gelungen, eine derartige Bindung zwischen Stickstoff und einem anderen Element aus einer Hauptgruppe des Periodensystems zu synthetisieren.
Überraschenderweise hat sich die neuartige Verbindung als besonders reaktiv erwiesen. Das macht sie für chemische Prozesse interessant, bei denen Stickstoff übertragen wird.
Die Wissenschaftler berichteten über ihren Durchbruch in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins "Science“. Das meldete die Philipps-Universität am Montag (24. September).
Verbindungen, in denen Stickstoff dreifach an seinen Partner gebunden ist, spielen eine große Rolle bei organischen Reaktionen, in denen sie als Zwischenprodukte vorkommen. "Seit Jahrzehnten versuchen Chemiker, solche Verbindungen zu synthetisieren“, berichtete Prof. Dr. Gernot Frenking. Er ist Koautor der aktuellen Studie.
Bisher ist die Dreifachbindung nur in denjenigen Fällen gelungen, in denen als Reaktionspartner des Stickstoffs ein Übergangsmetall zur Verfügung stand. Die Entdecker der neuen Stoffklasse bedienten sich einer speziellen Ausgangsverbindung, in der zwei Stickstoffatome eine außergewöhnliche Bindung eingehen, die bei niedriger Temperatur ausreichend lang bestehen bleibt, damit man sie charakterisieren und handhaben kann.
Die Forscher ersetzten eines der Stickstoffatome durch Phosphor. Das Reaktionsprodukt mit der gewünschten Dreifachbindung wird der chemischen Nomenklatur entsprechend als "Phosphonitren" bezeichnet.
Bei Raumtemperatur bleibt es über mehrere Tage hinweg stabil. Das gilt sowohl in Lösung wie auch als Feststoff. Dennoch hat es sich als sehr reaktionsfreudig
erwiesen.
"Sie können die Substanz in Flaschen füllen", schwärmte Frenking. "Man kann Messungen daran vornehmen und normale Synthesechemie damit treiben.“
Seine Gruppe hat mit Modellrechnungen überprüft, welche Bindungsverhältnisse bei der neuartigen Verbindung tatsächlich vorliegen. Synthetisiert wurde sie von US-amerikanischen Partnern um Guy Bertrand von der "University of California“.
"Die von uns angenommene Struktur stimmt gut mit den experimentellen Daten überein“, erklärte der Marburger Chemiker. Erstaunlicherweise erwies sich die neue Stoffklasse als besonders reaktionsfreudig.
"Der Stickstoff kann vom Phosphonitren auf andere Partner übertragen werden", berichtete Frenking. "Das ist überraschend, weil der Stickstoff dreifach an seinen Partner - den Phosphor - gebunden ist.“
Die starke Reaktivität macht die neue Verbindung Frenking zufolge interessant für eine Vielfalt chemischer Umsetzungen. Sie öffnet die Tür zu einem neuen Gebiet.
pm: Philipps-Universität Marburg
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