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Freitag,
24. November 2006

Gemeinsam einsam: RUB-Chemiker isolieren Moleküle mit
Elektronenstress

04.10.2005 - (idw) Ruhr-Universität Bochum

Einen neuen
Typ von Molekülen mit drei "ungepaarten" Elektronen konnten die
Bochumer Chemiker Sugumar Venkataramani, Dr. Michael Winkler und
Prof. Dr. Wolfram Sander (Lehrstuhl für Organische Chemie II der
RUB) erstmals isolieren und untersuchen. Die Forscher isolierten ein
Benzolmolekül, dem drei Wasserstoffatome entfernt wurden. Ein
solches sog. Triradikal war bisher zwar theoretisch vorhergesagt,
aber nie experimentell untersucht worden. Im Experiment zeigte sich
sogar, dass die theoretischen Vorhersagen über seine Eigenschaften
teils falsch waren. Über die Ergebnisse berichten die Forscher im
Magazin "Angewandte Chemie". Bochum, 04.10.2005
Nr.
304

Gemeinsam einsam: Molekül mit drei
Einzelelektronen
RUB-Chemiker isolieren Moleküle mit
Elektronenstress
Angewandte Chemie: Neuer Typ eines Triradikals
erstmals isoliert

Einen neuen Typ von Molekülen mit drei
"ungepaarten" Elektronen konnten die Bochumer Chemiker Sugumar
Venkataramani, Dr. Michael Winkler und Prof. Dr. Wolfram Sander
(Lehrstuhl für Organische Chemie II der RUB) erstmals isolieren und
untersuchen. Die Forscher isolierten ein Benzolmolekül, dem drei
Wasserstoffatome entfernt wurden. Ein solches sog. Triradikal war
bisher zwar theoretisch vorhergesagt, aber nie experimentell
untersucht worden. Im Experiment zeigte sich sogar, dass die
theoretischen Vorhersagen über seine Eigenschaften teils falsch
waren. Über die Ergebnisse berichten die Forscher im Magazin
"Angewandte Chemie".

Einzelne Elektronen: Besonders reaktive
Moleküle

Elektronen in Molekülen existieren normalerweise
paarweise, was letztendlich zur chemischen Bindung und damit zum
Zusammenhalt von Atomen in Molekülen führt. "'Einsame' oder
'ungepaarte' Elektronen, beispielsweise in Molekülen mit einer
ungerade Zahl an Elektronen, führen zu meist hochreaktiven Molekülen
mit ungewöhnlichen chemischen Eigenschaften, den Radikalen",
erläutert Prof. Sander. Dass diese Radikale auch noch "magnetisch"
sind, macht sie um so interessanter. Einige Moleküle mit geraden
Elektronenzahlen enthalten ebenfalls ungepaarte Elektronen, es
handelt sich dann um sog. Diradikale. Bei diesen Molekülen erzwingt
die besondere Anordnung der Atome, dass zwei "einsame" Elektronen
keine Verbindung eingehen können.

Extreme Kälte erlaubt neues
Triradikal zu isolieren

Der Bochumer Arbeitsgruppe ist es
jetzt gelungen, ein kleines organisches Molekül mit gleich drei
ungepaarten Elektronen, ein Triradikal, zu isolieren. Es handelt
sich um ein Benzolmolekül, bei dem drei Wasserstoffatome entfernt
wurden. Die Eigenschaften dieses Moleküls waren bereits im letzten
Jahr von einer amerikanischen Arbeitsgruppe vorhergesagt worden,
aber erst jetzt konnte es auch tatsächlich hergestellt und isoliert
werden. "Dazu sind allerdings extrem tiefe Temperaturen von -270
Grad notwendig - das sind nur drei Grad über dem absoluten Nullpunkt
von -273 Grad", so Prof. Sander. Die Wechselwirkungen zwischen den
drei ungepaarten Elektronen führen zu einer sehr komplizierten
elektronischen Struktur, die sich auch mit den modernen Methoden der
Computerchemie nur schwer verstehen lässt. So ist eines der
Ergebnisse der Experimente, dass die bisherigen theoretischen
Vorhersagen falsch waren.

Modell zum Verständnis und Vorlage
zum Design neuer Materialien

Moleküle wie das hier
vorgestellte mit vielen ungepaarten Elektronen dienen dazu, das
Phänomen der chemischen Bindung besser zu verstehen und theoretische
Modelle zu verbessern. Sie stellen sowohl für die experimentelle
Chemie als auch für die Theorie eine besondere Herausforderung dar.
Sie sind schwer faßbar, können aber bei Verbrennungsprozessen und
bei der photochemischen Spaltung von Molekülen eine entscheidende
Rolle spielen. Und sie dienen als Vorlage zum Design von organischen
magnetischen Materialien, nach denen in vielen Laboratorien weltweit
intensiv geforscht wird. Für solche nichtmetallische Magnete, die
leicht und gut verformbar sind, gäbe es zahlreiche industrielle
Anwendungen.

Titelaufnahme

Sugumar Venkataramani,
Michael Winkler, Wolfram Sander: 1,2,3-Tridehydrobenzene. In:
Angewandte Chemie 117 (2005) S. 6306-6311 (http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/abstract/112098409/ABSTRACT)

Weitere
Informationen

Prof. Dr. Wolfram Sander, Organische Chemie II,
Tel. 0234/32-24593, Fax: 0234/32-14353, E-Mail:
[email-masked]
Weitere
Informationen: http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/abstract/112098409/ABSTRACT

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