Ring aus Metallatomen

Neuartige Grundstruktur aromatischer Verbindungen identifiziert

3. Juli 2024

Aromatische Verbindungen sind eine Stoffklasse in der organischen Chemie, die aus ringförmigen Verbindungen aufgebaut sind – ihr bekanntester Vertreter ist das so genannte Benzol. Aromatische Ringe, die ausschließlich aus Metallatomen bestehen, waren bisher unbekannt. Der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Lutz Greb (Universität Heidelberg) ist es in Kooperation mit dem Regensburger Chemiker Prof. Dr. Marcel Schorpp sowie Prof. Dr. Florian Weigend (Philipps Universität Marburg) nun gelungen, einen solchen Metallring zu isolieren und vollständig zu charakterisieren.

Aromatische Verbindungen, kurz auch Aromaten, wurden nach dem aromatischen Geruch der zuerst entdeckten Verbindungen dieser Klasse bezeichnet. Die Grundstruktur der meisten bisher bekannten Aromaten besteht aus Kohlenstoff und Wasserstoffatomen. Daneben existieren aber auch Aromaten-Metallkomplexe. Dabei ist ein Metallatom an ein aromatisches organisches Molekül gebunden.

Anders der Metallring, den die Forschergruppe jetzt beschrieben hat. Er zeichnet sich dadurch aus, dass er ausschließlich aus Metallatomen des Elementes Bismut aufgebaut ist. Möglich wurden Isolierung und Charakterisierung dieses Metallrings durch einen neuen Ansatz der supramolekularen Stabilisierung. Dabei haben die Forschenden eine negativ geladene, molekulare Hülle um den positiv geladenen Metallring arrangiert, die mögliche Zersetzungsreaktionen unterbindet.

Die Abbildung zeigt einen ersten aromatischen Ring (lila), der rein aus Metallatomen besteht, umgeben von einer molekularen Hülle, die mögliche Zersetzungsreaktionen unterbindet. © Lutz Greb

„Wir gehen davon aus, dass sich unser Ansatz als allgemeine Methode auch auf andere Bereiche der Stabilisierung positiv geladener Ringe und Käfige anwenden lässt. Aromatische Verbindungen aus reinen Metallatomen dienen zunächst dem fundamentalen Verständnis. Einige unerwartete Effekte in unserer Arbeit deuten jedoch auf ein neues Grundkonzept auf dem Gebiet der Aromatizität hin. Es könnte für den Ladungstransport in Metallen von Bedeutung sein“, betont Prof. Greb, der am Anorganisch-Chemischen Institut die Forschungsgruppe zur molekularen Hauptgruppenchemie leitet.

ORIGINALPUBLIKATION
R. Yadav, A. Maiti, M. Schorpp, J. Graf, F. Weigend & L. Greb: Supramolecular trapping of a cationic all-metal σ-aromatic {Bi4} ring. Nature Chemistry (2024)

DOI: 10.1038/s41557-024-01530-z