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Zu den stabilen und gut untersuchten Elementmodifikationen des Phosphors zählen neben dem ¹Grundkörperª des weiûen, tetraedrischen P 4 die sich daraus bei der Thermolyse bildenden Modifikationen des schwarzen Phosphors (Doppelschichten aus P 6 -Ringen in der Sesselform), des violetten oder Hittorfschen Phosphors (P 2 -P 8 -P 2 -P 9 -Wiederholungseinheiten bilden Fünfringröhren, die ± vereinfacht beschrieben ± wie Holzstapel kreuzweise zueinander angeordnet sind) [1] sowie des roten Phosphors, dessen bislang umstrittene Struktur erst kürzlich von Häser et al. [2] theoretisch vorhergesagt (P 10 -P 2 -Wiederholungseinheiten) und als helicale P 10 -P 2 -Stränge, eingebettet in eine Matrix aus CuI-Schichten, von Pfitzner et al. [3] im (CuI) 3 P 12 strukturell nachgewiesen wurde.Es hat nicht an Versuchen gefehlt, die kleinen Moleküle P 3 , P 4 , P 5 und P 6 in Form neutraler Spezies experimentell zu charakterisieren. Den Arbeitsgruppen Schwarz (Berlin) und Jutzi (Bielefeld) ist soeben mit dem Nachweis von neutralem P 6 in der Gasphase durch Neutralisations-Reionisations(NR)-Massenspektrometrie [4] ein bahnbrechendes Experiment geglückt. [5] Ausgehend vom kristallstrukturanalytisch charakterisierten P 6 -Benzvalen-Derivat Cp* 2 P 6[6] (Cp* s-gebundenes C 5 Me 5 ), dessen EI-Massenspektrum neben dem Molekülion Cp*P 6 und Cp* als intensitätsstärkste Fragmente ergibt, findet man mit der Neutralfragment-Reionisations-Technik (N f R), einer Variante des NR-Verfahrens, gemäû Gleichung (1) P 6 sowie P n (n 1 ± 5) in folgender Intensitätsabfolge: P 4 ) P 3 b P 2 % P 6 ) P 5 % P .Umfangreiche theoretische Untersuchungen [7] ergeben für die fünf P 6 -Isomere (Abbildung 1) folgende Stabilitätsreihenfolge: [7a] . Aufgrund dieses Befundes sowie des P 6 -Benzvalengerüstes von Cp* 2 P 6 schlagen die Autoren für das in der Gasphase nachgewiesene, neutrale P 6 -Molekül eine Benzvalenstruktur ((a) in Abbildung 1) vor. Abbildung 1. Die zu den fünf (CH) 6 -Valenzisomeren (Isolobalbeziehung: P 23 CH) des Benzols iso(valenz)elektronischen P 6 -Isomere. P 6 -Benzvalen (a), P 6 -Prisman (b), P 6 -Dewar-Benzol (c), P 6 -Bicyclopropenyl (d) und P 6 -Benzol (e).Als Faustregel gilt, dass neutrale und geladene P n -Moleküle umso stabiler sind, je weniger Doppelbindungen das Molekül enthält und je gröûer n ist. Die geringfügig gröûere Stabilität von P 6 -Benzvalen gegenüber P 6 -Prisman (Abbildung 1) ergibt sich, wenn zusätzlich Spannungs-und Resonanzenergien berücksichtigt werden. [7b] Um instabile Moleküle charakterisieren zu können, kann man sich zum einen der Matrixtechnik, zum anderen der komplexchemischen Stabilisierung bedienen; ebenfalls möglich ist in bestimmten Fällen eine kinetische Stabilisierung mit Hilfe sterisch anspruchsvoller Substituenten. Anschauliche Beispiele aus der metallorganischen Chemie des Phosphors sind die Verbindungen 1 und 2, deren P 6 -Ligand im Molybdän-Tripeldecker-Sandwichkomplex 1 das Allphosphor-Analogon des Benzols als Mitteldeck enthält, [8a,b] während im Thorium-Zweikernkomplex 2 einfach kantengeöffnetes P...
Zu den stabilen und gut untersuchten Elementmodifikationen des Phosphors zählen neben dem ¹Grundkörperª des weiûen, tetraedrischen P 4 die sich daraus bei der Thermolyse bildenden Modifikationen des schwarzen Phosphors (Doppelschichten aus P 6 -Ringen in der Sesselform), des violetten oder Hittorfschen Phosphors (P 2 -P 8 -P 2 -P 9 -Wiederholungseinheiten bilden Fünfringröhren, die ± vereinfacht beschrieben ± wie Holzstapel kreuzweise zueinander angeordnet sind) [1] sowie des roten Phosphors, dessen bislang umstrittene Struktur erst kürzlich von Häser et al. [2] theoretisch vorhergesagt (P 10 -P 2 -Wiederholungseinheiten) und als helicale P 10 -P 2 -Stränge, eingebettet in eine Matrix aus CuI-Schichten, von Pfitzner et al. [3] im (CuI) 3 P 12 strukturell nachgewiesen wurde.Es hat nicht an Versuchen gefehlt, die kleinen Moleküle P 3 , P 4 , P 5 und P 6 in Form neutraler Spezies experimentell zu charakterisieren. Den Arbeitsgruppen Schwarz (Berlin) und Jutzi (Bielefeld) ist soeben mit dem Nachweis von neutralem P 6 in der Gasphase durch Neutralisations-Reionisations(NR)-Massenspektrometrie [4] ein bahnbrechendes Experiment geglückt. [5] Ausgehend vom kristallstrukturanalytisch charakterisierten P 6 -Benzvalen-Derivat Cp* 2 P 6[6] (Cp* s-gebundenes C 5 Me 5 ), dessen EI-Massenspektrum neben dem Molekülion Cp*P 6 und Cp* als intensitätsstärkste Fragmente ergibt, findet man mit der Neutralfragment-Reionisations-Technik (N f R), einer Variante des NR-Verfahrens, gemäû Gleichung (1) P 6 sowie P n (n 1 ± 5) in folgender Intensitätsabfolge: P 4 ) P 3 b P 2 % P 6 ) P 5 % P .Umfangreiche theoretische Untersuchungen [7] ergeben für die fünf P 6 -Isomere (Abbildung 1) folgende Stabilitätsreihenfolge: [7a] . Aufgrund dieses Befundes sowie des P 6 -Benzvalengerüstes von Cp* 2 P 6 schlagen die Autoren für das in der Gasphase nachgewiesene, neutrale P 6 -Molekül eine Benzvalenstruktur ((a) in Abbildung 1) vor. Abbildung 1. Die zu den fünf (CH) 6 -Valenzisomeren (Isolobalbeziehung: P 23 CH) des Benzols iso(valenz)elektronischen P 6 -Isomere. P 6 -Benzvalen (a), P 6 -Prisman (b), P 6 -Dewar-Benzol (c), P 6 -Bicyclopropenyl (d) und P 6 -Benzol (e).Als Faustregel gilt, dass neutrale und geladene P n -Moleküle umso stabiler sind, je weniger Doppelbindungen das Molekül enthält und je gröûer n ist. Die geringfügig gröûere Stabilität von P 6 -Benzvalen gegenüber P 6 -Prisman (Abbildung 1) ergibt sich, wenn zusätzlich Spannungs-und Resonanzenergien berücksichtigt werden. [7b] Um instabile Moleküle charakterisieren zu können, kann man sich zum einen der Matrixtechnik, zum anderen der komplexchemischen Stabilisierung bedienen; ebenfalls möglich ist in bestimmten Fällen eine kinetische Stabilisierung mit Hilfe sterisch anspruchsvoller Substituenten. Anschauliche Beispiele aus der metallorganischen Chemie des Phosphors sind die Verbindungen 1 und 2, deren P 6 -Ligand im Molybdän-Tripeldecker-Sandwichkomplex 1 das Allphosphor-Analogon des Benzols als Mitteldeck enthält, [8a,b] während im Thorium-Zweikernkomplex 2 einfach kantengeöffnetes P...
AbstractÜber den Nachweis der Existenz schwer fassbarer Moleküle hinaus dienen Gasphasenexperimente, in Verbindung mit Ergebnissen aus quantenchemischen Rechnungen, zur Aufklärung der entscheidenden Rolle relativistischer Effekte in etlichen Bereichen der Übergangsmetallchemie. Speziell die thermochemischen Daten von Goldhalogeniden in unterschiedlichen Ladungszuständen, die faszinierenden strukturellen Eigenschaften von Gold(I)‐Komplexen, die drastischen Effekte von Liganden auf die Ionisierungsenergie von Gold oder die Bindungssituation in kationischen Metallcarbenkomplexen werden hier als Beispiele behandelt. Des Weiteren soll der Chemie kationischer Metallcarbenkomplexe und ihrer Bedeutung für die Methanfunktionalisierung besondere Aufmerksamkeit zukommen. Es ist das Zusammenspiel von Experimenten an “isolierten” Molekülen unter wohldefinierten Bedingungen und zuverlässigen quantenchemischen Berechnungen elektronischer Strukturen, die unser Verständnis für relativistische Effekte in der Übergangsmetallchemie, Katalyse und darüber hinaus entscheidend vorangebracht haben.
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