HypCoSi - Hypercoordinierte Silane mit Bindungen zu schweren Gruppe 14 Elementen

Während die Chemie von Kohlenstoff, dem leichtesten Elements der Gruppe 14 komplex und hochentwickelt ist, ist jene der schwereren Elemente Silicium, Germanium, Zinn und Blei viel einfacher und weniger entwickelt. Obwohl diesen Elementen die Leichtigkeit fehlt mit der Kohlenstoff seine Orbitale hybridisiert, haben sie trotzdem einige ungewöhnliche Eigenschaften. Diese inkludieren stabile divalente Verbindungen, Elektronendelokalisierung entlang von σ-Bindungen und eine viel größere Tendenz zu hyperkoordinierten Bindungssituationen. Das vorliegende Projekt beschreibt Untersuchungen von Kombinationen der beiden letztgenannten Eigenschaften. In der organischen Chemie ist seit langem bekannt, dass in Molekülen mit ausgedehntem π-Elektronensystem die π-Elektronen delokalisiert über mehrere Bindungen vorliegen. Dieses Konzept ist nicht nur wichtig für das Verständnis der Reaktivität sondern auch verantwortlich für die Eigenschaft bestimmter organischer Verbindungen als leitende Materialien in organischen Leuchtdioden oder Schaltkreisen zu fungieren. Nicht ganz so bekannt ist der Umstand, dass auch Ketten der schwereren Elemente der 14. Gruppe die Eigenschaft der Elektronendelokalisierung zeigen. In diesen Fällen erfolgt jedoch die Delokalisierung nicht über ein erweitertes π-System, sondern entlang der verknüpfenden σ-Bindungen. Für beide Arten der Elektronendelokalisierung ist es wichtig, dass die Moleküle entsprechend orientiert sind, sodass eine effektive Überlappung der involvierten Orbitale gegeben ist. Für Polysilane mit ihren langen Si-Si Bindungen sind die Rotationsbarrieren zur Einnahme einer bestimmten räumlichen Orientierung sehr gering. Für eine effektive Ausrichtung der Kette müssen daher Maßnahmen getroffen werden, wie die Verwendung großer Substituenten, die eine bestimmte Konformation erzwingen. Andere Maßnahmen beinhalten Einschluss in Cyclodextrine oder Einbindung in bicyclische Systeme. Eine weitere Eigenschaft, die die schwereren Gruppe 14 Elemente vom Kohlenstoff unterscheidet, ist jene der Hyperkoordination, was bedeutet, dass diese Atome Wechselwirkungen mit mehr als vier anderen Atomen eingehen können. Im Rahmen des beabsichtigten Projekts sollen Effekte der Hyperkoordination auf σ-Bindungselektronendelokalisierung untersucht werden. Konkret soll die Eigenschaft der Hyperkoordination benutzt werden um die Leitfähigkeit von Polysilanen zu steuern und zu verstärken. Die beteiligten österreichischen und russischen Forschungsgruppen sind Spezialisten auf dem Gebiet der Polysilane und hyperkoordinierter Gruppe 14 Elemente. Ihre kombinierte Expertise wird ein effektives Studium dieses neuen Felds der Materialwissenschaften erlauben.