Wie Diphosphor für chemische Reaktionen nutzbar wird

Forschungsteam der Goethe-Universität Frankfurt und Universität Göttingen gelingt Stabilisierung des hochreaktiven Moleküls

Chemische Synthesen von neuen Wirkstoffen oder Funktionsmaterialien basieren auf der Verwendung molekularer Bausteine. Diese müssen gleichzeitig reaktiv, aber auch stabil genug sein, um den gezielten Einbau in größere Moleküle zu ermöglichen. Ein Forschungsteam der Goethe-Universität Frankfurt und der Universität Göttingen hat nun am Beispiel des Diphosphor-Moleküls (P₂) gezeigt, wie solche äußerst instabilen Verbindungen gezielt für chemische Reaktionen eingesetzt werden können. Die Ergebnisse der Studie sind in der Fachzeitschrift CHEM erschienen.

„Die ausgeprägten Unterschiede der Elemente Stickstoff und Phosphor beschäftigen Chemikerinnen und Chemiker schon seit Langem“, sagt Prof. Sven Schneider vom Institut für anorganische Chemie der Universität Göttingen. „Trotz ihrer direkten Nachbarschaft im Periodensystem der Elemente sind ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften sehr verschieden.“ So liegt zum Beispiel Stickstoff als sehr stabiles zweiatomares Gas N₂ vor und ist Hauptbestandteil der Erdatmosphäre. Die analoge Phosphorverbindung existiert dagegen unter gewöhnlichen Bedingungen nicht, weil das P₂-Molekül zu festen Phosphormodifikationen polymerisiert. Diese sind für synthetische Zwecke aber schwierig nutzbar.

Den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern gelang nun erstmalig, P₂ bei Raumtemperatur zu stabilisieren, und zwar durch Bindung an zwei Platinatome. „Die Stabilisierung als Metallkomplex ermöglichte es uns, die Struktur, die chemische Bindung, aber auch die Reaktivität des P₂-Bausteins bei Normalbedingungen mit vielen Methoden im Detail zu untersuchen“, erläutert Prof. Max Holthausen vom Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Goethe-Universität Frankfurt am Main. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass diese Methode das P₂ sehr wirksam stabilisiert, während die Dreifachbindung zwischen den beiden Phosphoratomen und damit die typische Reaktivität kaum verändert wird.“ Das eingesetzte Prinzip ermöglicht die Herstellung neuer Phosphorverbindungen unter kontrollierten Bedingungen – eine Ausweitung auf benachbarte Elemente des Periodensystems ist aber auch denkbar. Organische Phosphorverbindungen werden zum Beispiel als Pharmazeutika, Pflanzenschutzmittel oder Flammschutzmittel eingesetzt.

Die Arbeit wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und den Europäischen Forschungsrat (ERC) gefördert.

Publikation: Jian Sun et al. Stabilizing P≡P: P₂^2–, P₂^•–, and P₂⁰ as bridging ligands. Chem 7 (2021) 1952-1962. DOI: 10.1016/j.chempr.2021.06.006 https://doi.org/10.1016/j.chempr.2021.06.006

Kontakt:
Prof. Dr. Sven Schneider
Georg-August-Universität Göttingen
Institut für Anorganische Chemie
Telefon: 0551 39 22829
sven.schneider@chemie.uni-goettingen.de

Prof. Dr. Max C. Holthausen
Goethe-Universität Frankfurt am Main
Institut für Anorganische und Analytische Chemie
Telefon: 069 798 29430
max.holthausen@chemie.uni-frankfurt.de

Quelle: Pressemitteilung, Georg-August-Universität Göttingen, 26. Juli 2021