Struktur-Bestimmung von Tetranitromethan, C(NO2)4, im Festkörper und in der Gasphase

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas M. Klapötke; Professor Dr. Norbert W. Mitzel
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 325092365

Wir schlagen vor, die Struktur der Tetranitromethan (C(NO2)4, TNM) im festen Zustand und in der Gasphase zu untersuchen. TNM ist nicht nur eine ternäre Substanz, es ist das Stammmolekül für organische Nitroverbindungen und damit von grundlegendem Interesse. Frühere Studien haben zum Teil nur wenig aussagekräftige Resultate hinsichtlich seiner Struktur ergeben. Im festen Zustand existieren verschiedene Phasen, doch deren Strukturen wurden aufgrund offensichtlich vorhandener molekularer Dynamik und/oder Fehlordnung nicht befriedigend gelöst. Frühere schwingungsspektroskopische Ergebnisse an der Hochtemperaturphase (über -98 °C) weisen auf dynamisches Verhalten hin. Zwei frühere Versuche, die Struktur in der Gasphase mittels Gaselektronenbeugung aufzuklären, ergaben nur eine partielle Beschreibung der experimentellen Streuintensitäten. Eine einfache Beschreibung der Versuchsergebnisse durch eine statische, quantenchemisch berechnete Struktur mit S4 Symmetrie ist nicht befriedigend. Wir wollen die früheren experimentellen Probleme durch die Anwendung unterschiedlicher Kristallisationstechniken umgehen, um Kristalle zu gewinnen, die Strukturen mit Röntgenbeugung im festen Zustand auflösen lassen. In der Gasphase wollen wir experimentell durch neue Elektronenbeugungsexperimente und Analyse mit eine anspruchsvollen dynamischen Modellen die Struktur und Dynamik der Moleküle erforschen. Die Herstellung geeigneter Proben werden in München, die Strukturchemie-Experimente im Gerätezentrum GED@BI (Zentrum für Gas-Elektronenbeugung und kleine Molekülstrukturen) in Bielefeld GED durchgeführt werden. Die Ergebnisse versprechen, ein tieferes Verständnis der Reaktivität und des Verhaltens von TNM zu erlangen, und können als Modell für die Kenntnis von Struktur, Reaktivität und chemischem Verhalten und ihrer gegenseitigen Beziehungen in hoch nitrierten Verbindungen dienen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen