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

Tetrahedrane sind reaktive organische Moleküle aus vier Kohlenstoffatomen in einer tetraedrischen Anordnung. Sie weisen aufgrund der vergleichsweise großen Bindungsspannung eine hohe Reaktivität auf. Aufgund ihrer schwierigen Synthese und Isolierung ist die Familie der Tetrahedrane bisher recht überschaubar. Neutrale Tetrahedrane mit Heteroatomen im Grundgerüst waren bis vor kurzem sogar nahezu unbekannt. Ende des Jahres 2019 publizierten wir die Synthese von Di-tert-butyldiphosphatetrahedran, (tBuCP)2, des ersten Tetrahedrans mit Phosphor und Kohlenstoff im Tetraedergerüst. Nur wenig später (im März 2020) beschrieben Cummins und Mitarbeiter die Synthese von Tri-tert-butylphosphatetrahedran, (tBuC)3P. Die Entdeckung dieser ersten Phosphatetrahedrane bildet den Startpunkt für ein bisher unbekanntes Forschungsfeld im Bereich der Organophosphorchemie. Dieses Projekt hat zum Ziel, die Synthese, die chemischen Eigenschaften und die Reaktivität von Phosphatetrahedranen grundlegend und umfassend zu verstehen. Die geplanten Untersuchungen beinhalten die Isolierung neuer Phosphatetrahedrane sowie fundamentale Studien zur Reaktivität mit Elektrophilen, Nucleophilen und Reduktionsmitteln und zur Koordinationschemie mit Übergangsmetallen. Hierbei nimmt das Projekt speziell die Diphosphatetrahedrane in den Blick, beschäftigt sich aber darüber hinaus auch mit der Synthese und den Eigenschaften verwandter Mono- und Triphosphatetrahedrane. Insbesondere wollen wir das Verhalten der Phosphatetrahedrane mit dem bislang relevantesten anorganischen Tetraeder, dem weißen Phosphor (P4), vergleichen. Die in diesem Projekt vorgeschlagenen Untersuchungen sollen ein tiefgreifendes Verständnis der Phosphatetrahedran-Chemie liefern. Sie bilden zudem die Grundlage für die Entdeckung weiterer ungewöhnlicher Organophosphorverbindungen.