Synthese und Eigenschaften zyklischer Sandwichverbindungen

Nature Band 620, Seiten 92–96 (2023)Diesen Artikel zitieren

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Es wurden zyklische Sandwichkomplexe im Nanometerbereich synthetisiert, die aus einzelnen Bausteinen zusammengesetzt sind. Sandwichkomplexe, bei denen ein Metallion durch zwei planare aromatische organische Ringe π-koordiniert ist, gehören zu den Grundlagen der metallorganischen Chemie. Sie wurden erfolgreich in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, die von Katalyse, Synthese und Elektrochemie bis hin zu Nanotechnologie, Materialwissenschaften und Medizin reichen1,2. Die Erweiterung des Sandwich-Strukturmotivs führt zu linearen Multidecker-Verbindungen, in denen aromatische organische Ringe und Metallatome abwechselnd angeordnet sind. Die Erweiterung zu einem zyklischen Multidecker-Gerüst ist jedoch beispiellos. Hier zeigen wir den Entwurf, die Synthese und die Charakterisierung einer isomorphen Reihe kreisförmiger Sandwichverbindungen, für die der Begriff „Cyclocene“ vorgeschlagen wird. Diese Cyclocene bestehen aus 18 wiederkehrenden Einheiten, die im festen Zustand nahezu ideal kreisförmige, geschlossene Ringe bilden, die durch die allgemeine Formel [cyclo-MII(μ-η8:η8-CotTIPS)]18 (M = Sr, Sm, Eu; CotTIPS = 1,4-(iPr3Si)2C8H62−). Quantenchemische Berechnungen führen zu dem Schluss, dass ein einzigartiges Zusammenspiel zwischen den ionischen Metall-Ligand-Bindungen, der Sperrigkeit des Ligandensystems und dem Energiegewinn beim Ringschluss, der entscheidend durch Dispersionswechselwirkungen beeinflusst wird, die Bildung dieser zyklischen Systeme erleichtert . Bisher wurden nur lineare eindimensionale Multidecker-Sandwichverbindungen für mögliche Anwendungen wie Nanodrähte untersucht3,4,5,6,7,8,9,10. Es wird erwartet, dass dieses Lehrbuchbeispiel für zyklische Sandwichverbindungen die Tür für weitere Innovationen hin zu neuen funktionalen organometallischen Materialien öffnet.

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Die Quantenchemie-Programmsuite TURBOMOLE ist unter https://www.turbomole.org verfügbar. Die Berechnungen wurden auf einem Cluster bestehend aus 8 PCs mit jeweils 24 Intel(R) Xeon(R) Gold 6212U CPUs durchgeführt.

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Wir danken C. Anson, M. Bodensteiner und F. Meurer für Diskussionen über die Verfeinerung von Einkristall-Röntgenbeugungsdaten. M. Dahlen wird für die Unterstützung von PL-Messungen gedankt. Die Finanzierung erfolgte durch den Fonds der Chemischen Industrie, Kekulé-Stipendium (Fördernummer 110160). Wir bedanken uns für die Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) durch den Sonderforschungsbereich „4f for Future“ (SFB 1573 Projekt-Nr. 471424360, Projekte C1 und Q).

Institut für Anorganische Chemie, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Karlsruhe, Deutschland

Luca Münzfeld, Sebastian Gillhuber, Adrian Hauser, Pauline Hädinger, Nicolai D. Knöfel, Christina Zovko, Michael T. Gamer & Peter W. Roesky

Institut für Nanotechnologie, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Eggenstein-Leopoldshafen, Deutschland

Sergei Lebedkin und Manfred M. Kappes

Fachbereich Chemie, Philipps-Universität Marburg, Marburg, Deutschland

Florian Weigend

Institut für Physikalische Chemie, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Karlsruhe, Deutschland

Manfred M. Kappes

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Experimentelle Arbeiten wurden von LM mit Unterstützung von AH, PH und SG durchgeführt. PL-Messungen wurden von SL durchgeführt. Einkristall-Röntgenbeugungsexperimente und Verfeinerungen wurden von MTG und LM durchgeführt. DOSY-NMR wurde von NDK und CZ durchgeführt. Dichtefunktionaltheorie Die Berechnungen wurden von SG und FW durchgeführt. Die Projektverwaltung wurde von PWR durchgeführt. Die Aufsicht lag in der Verantwortung von FW, MMK und PWR

Korrespondenz mit Peter W. Roesky.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Nature dankt Conrad Goodwin, Andre Schafer und den anderen, anonymen Gutachtern für ihren Beitrag zum Peer-Review dieser Arbeit. Peer-Reviewer-Berichte sind verfügbar.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Münzfeld, L., Gillhuber, S., Hauser, A. et al. Synthese und Eigenschaften zyklischer Sandwichverbindungen. Natur 620, 92–96 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06192-4

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Eingegangen: 12. Oktober 2022

Angenommen: 10. Mai 2023

Veröffentlicht: 02. August 2023

Ausgabedatum: 03. August 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06192-4

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