Wissenschaft + Forschung

Aktive Bewegung auf der Mikroskala künstlich nachzubauen ist Ziel von Juliane Simmchen. Sie nutzt dazu Januspartikel.
Die Natur hat die Bewegung auf der Mikroskala im Lauf der Evolution optimiert. Viele Bakterien schwimmen oder gleiten über Oberflächen, um neue Lebensräume zu besiedeln. Unser gesamtes Leben hängt davon ab, dass eine Spermienzelle irgendwann mal gut genug schwimmen konnte, um die Eizelle zu erreichen. Um das zu schaffen, muss sie relativ viele physikalische Gegebenheiten beachten: Die Physik auf der Mikroskala ist nicht mit den Gesetzen unserer Makrowelt gleichzusetzen. Phänomene wie das Auftreten von laminarem Fluss, die Zeitreversibilität, auch bekannt als das Scallop-Theorem, und die Brown‘sche Bewegung verändern die Interaktionen; Ingenieure und Physiker studieren diese Bedingungen seit Jahrzehnten.<h2>Januspartikel</h2>Eines der einfachsten Modelle, das Pt@SiO2-Januspartikel, wurde vor zirka 15 Jahren erfunden. Seine Bewegung resultiert aus der katalytischen Zersetzung von Wasserstoffperoxid an der Pt-Hälfte. Die entstandenen Moleküle interagieren mit einer dünnen Flüssigkeitsschicht um das Partikel, und deren Fluss setzt es in Bewegung. Selbst die Bewegung dieses einfachsten Systems ist noch nicht komplett verstanden, aber es gibt bereits gute Modelle, um sie zu simulieren.Mikroorganismen finden üblicherweise relativ komplexe Umgebungen vor. So ändern sich die Schwimmeigenschaften zum Beispiel, wenn Bakterien in der Nähe einer Oberfläche schwimmen, was relativ gut verstanden ist und vor allem an der veränderten Hydrodynamik liegt.Für die beschriebenen <xref rid="nadc20224125414-fig-0001" ref-type="fig">Januspartikel</xref> ist das Schwimmen an einer Oberfläche der Normalzustand, da sowohl SiO2 als auch Pt dichter sind als Wasser und Peroxid und sie damit nach unten sinken.1,2) Die Anwesenheit der Substratoberfläche führt zu einer konstanten Orientierung, die sich aus der Kombination verschiedener Faktoren ergibt. Das Phänomen lässt sich auf Seitenwände übertragen, was wir nutzen können, um die Partikel zu steuern.3)<figure><img src="https://media.graphassets.com/vnsU7X9R2O38R0NqfbHQ"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Bewegungsprinzip für katalytische Januspartikel, Orientierung an Oberflächen, Orientierung in fließenden Medien und Chemotaxis.</figcaption></figure>
<h2>Einfluss einer Strömung</h2>Ist die Umgebung nicht mehr statisch, sondern fließt, kann sich der Produktgradient nicht rein diffusiv ausbreiten, sondern wird durch die Strömung beeinflusst. Das führt für Pt-getriebene Januspartikel zu einer Bewegung, die dem Kreuzen eines Flusses ähnelt.4)Die Beobachtungen für biologische Mikroschwimmer wie Spermien oder Bakterien sind jedoch komplett andere: Sie orientieren sich typischerweise flussaufwärts, was oft den Effekt einer Richtungsvorgabe in sich hat.5) Als Begründung wird meist der Wetterhahneffekt genannt, also die Anisotropie der Form. Die stromaufwärts gerichtete Bewegung wird dadurch erklärt, dass die Körper nahe der Oberfläche schwimmen und damit vom Substrat angezogen werden, das als Anker oder Drehpunkt fungiert. Die Flagelle(n) hingegen strecken sich von der Oberfläche weg in die schnellere Strömung hinein, woraus ein stromabwärts gerichteter viskoser Widerstand resultiert. Dieser bringt ein Drehmoment mit sich, das den Schwimmer stromaufwärts ausrichtet.6)Tauschen wir in unseren Januspartikeln das katalytische Material gegen Kupfer, ändert sich das Verhalten. Die Partikel kreuzen den Flüssigkeitsstrom nicht mehr, sondern schwimmen wie Spermien stromaufwärts. Die Tatsache, dass das keine Formasymmetrie erfordert, überrascht, gibt aber Einblicke in die Interaktion der Strömungsfelder.6)<h2>Licht beeinflusst Bewegung</h2>In der Natur reagieren Mikroorganismen auf viele Stimuli, beispielsweise Licht. Das Bakterium Halobacter Salinarum etwa lebt im Toten Meer. Es muss sich vor direkter Sonneneinstrahlung schützen, sonst wird sein Genom möglicherweise geschädigt. Dazu kehrt es einfach seine Schwimmrichtung um, wenn es zu viel Licht spürt.7)Wollen wir solche Effekte auch in künstlichen Mikroschwimmern beobachten, müssen wir die Kolloide zunächst so wählen, dass sie auf Licht reagieren. Eine Klasse von Materialien, die dafür bekannt ist, sind Halbleiter. Wenn Licht, dessen Wellenlänge etwa der Bandlücke des Materials entspricht, auf das Halbleiterteilchen trifft, gelangt ein Elektron auf ein höheres Energieniveau und hinterlässt ein Loch. Diese beiden Ladungspartikel können sich dann im Material bewegen und an die Oberfläche diffundieren, wo sie einen chemischen Prozess auslösen. Im Fall unserer Au@TiO2-Partikel passiert das sehr effizient und resultiert in ultra-schneller Bewegung.8)Wenn wir jetzt noch Reaktionen auf die Umgebung einbauen wollen, müssen wir zusätzliche Komponenten in den Mikroschwimmer integrieren. Für ein Verhalten ähnlich dem von H. Salinarum reichte zum Beispiel eine magnetische Schicht. Das erscheint auf den ersten Blick nicht logisch, da Magnetismus und Lichtinteraktionen nicht verbunden scheinen.9) Es sind Überlappungen verschiedener physikalischer Effekte – etwa die spezifische Orientierung, die Mikroschwimmer einnehmen, wenn sie aktiv sind – kombiniert mit einem allgegenwärtigen Effekt wie der Brown‘schen Bewegung, die dieses Verhalten verursachen. Es braucht also keine komplexen sensorischen Leistungen, um biomimetische Verhaltensweisen zu erzeugen.Diese Erkenntnisse machen Mut: Möglicherweise lässt sich chemisch aktive Materie eines Tages als eine Art smarte Mikroroboter einsetzen, die für uns im Kleinsten arbeiten – etwa Mikroplastik sammeln.<h2>Drei Fragen an die Autorin: Juliane Simmchen</h2>Was war die größte Überraschung Ihrer Forscherkarriere?Dass die Volkswagenstiftung mir nach nur einem Postdoc-Jahr eine Million Euro anvertraut hat – aber man wächst ja bekanntlich mit seinen Aufgaben.Was ist Ihr Lieblingselement und warum?Fluor, seit ich es als Kind auf meiner Zahnpastatube gefunden habe.Was war Ihr Durchbruch als Forscherin?Unser neuestes Paper in der Angewandten Chemie zur Chemotaxis löst ein Problem, über das ich seit Jahren nachdenke. Aber es wirft direkt auch wieder neue auf …Die Carl-Duisberg-Preisträgerin Juliane Simmchen, Jahrgang 1986, ist seit November 2016 Freigeist-Gruppenleiterin in Physikalischer Chemie an der TU Dresden. Sie promovierte im Jahr 2014 in Materialwissenschaften am Institute for Nanoscience and Nanotechnology, (Barcelona). Ihre besten Ideen kommen ihr beim Inlineskaten entlang der Elbe.<div><img src="https://media.graphassets.com/P13HjPFSKKZ7ybg14Zn9">

</div>
<ul class="references"><li>
1 J. R. Howse, R. A. L. Jones, A. J. Ryan et al., Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 048102</li><li>
2 J. Simmchen, V. Magdanz, S. Sanchez et al., RSC Advances 2014, 4, 20334</li><li>
3 J. Simmchen, J. Katuri, W. E. Uspal et al., Nat. Commun. 2016, 7, 1</li><li>
4 J. Katuri, W. E. Uspal, J. Simmchen, A. Miguel-Lopez, S. Sanchez, Sci. Adv. 2018, 4, eaao1755</li><li>
5 Z. Zhang, J. Liu, J. Meriano et al., Sci. Rep. 2016, 6, 1</li><li>
6 P. Sharan, Z. Xiao, V. Mancuso, W. E. Uspal, J. Simmchen, ACS Nano 2022, 16(3), 4599</li><li>
7 T. Nutsch, W. Marwan, D. Oesterhelt, E. D. Gilles, Genome research 2003, 13, 2406</li><li>
8 L. Wang, M. N. Popescu, F. Stavale, A. Ali, T. Gemming, J. Simmchen, Soft Matter 2018, 14, 6969</li><li>
9 L. Niese, L. Wang, S. Das, J. Simmchen, Soft Matter 2020, 16, 10585</li></ul>

Artikel

Gegen den Strom

Aktive Bewegung auf der Mikroskala künstlich nachzubauen ist Ziel von Juliane Simmchen. Sie nutzt dazu Januspartikel. Die Natur hat die Bewegung auf der Mikroskala im Lauf der Evolution optimiert. Viele Bakterien schwimmen oder gleiten über Oberflächen, um neue Lebensräume zu besiedeln. Unser ges...

Molek&uuml;le, die ein Phosphoratom enthalten, dienen als Liganden in der &Uuml;bergangsmetallkatalyse, als Pharmazeutika, Photoinitiatoren und Flammschutzmittel. Bisher stellt die Industrie sie aus hochreaktivem P4 her und ben&ouml;tigt dazu weitere, oft giftige Reagenzien. Es gibt Alternativen.
Phosphor ist als Bestandteil der DNA essenziell f&uuml;r das Leben, und menschengemachte Phosphorspezies sind aus unserem Leben nicht wegzudenken.
Industriell entstehen die meisten dieser P1-Produkte aus wei&szlig;em Phosphor, dem reaktivsten Allotrop des Elements. Hierf&uuml;r wird P4 mit Chlorgas zu Phosphortrichlorid oxidiert und danach mit Nukleophilen in die gew&uuml;nschten P1-Produkte &uuml;berf&uuml;hrt.
Alternativ l&auml;sst sich wei&szlig;er Phosphor durch Disproportionierung in Laugen zu Phosphan PH3 umsetzen, das anschlie&szlig;end in einer Hydrophosphinierung mit unges&auml;ttigten Verbindungen zu Monophosphorverbindungen reagiert (<xref rid="nadc20224126685-fig-0001" ref-type="fig">Abbildung</xref> 1).
<figure><img src="https://media.graphassets.com/qrXttUIrTfaIYVXen6z8" />
<figcaption><label>Abb. 1: </label>Syntheseprotokolle f&uuml;r Monophosphorverbindungen, wie sie die Industrie durchf&uuml;hrt.</figcaption>
</figure>
<h2>Nachteile der indirekten Synthese</h2>
Beide Methoden sind indirekte Synthesen, die Nachteile aufweisen: Chlorieren erfordert die giftigen und korrosiven Verbindungen Cl2 und PCl3; zudem entstehen bei der anschlie&szlig;enden Derivatisierung gro&szlig;e Mengen chloridhaltiger Nebenprodukte. Die zweite Methode liefert eine Ausbeute von nur 25 % PH3, da gleichzeitig Natriumphosphinat und -phosphit gebildet werden.
Daher ist es wichtig, alternative Funktionalisierungsmethoden zu entwickeln. Die Reaktivit&auml;t wei&szlig;en Phosphors wurde seit den 1970er Jahren eingehend untersucht. P4 reagiert aufgrund seiner gespannten Struktur &ndash; die P-P-P-Winkel betragen nur 60 &deg; &ndash; bereitwillig mit etlichen &Uuml;bergangsmetallkomplexen und unges&auml;ttigten Hauptgruppenspezies wie Carbenen. Allerdings wird bei diesen Reaktionen in vielen F&auml;llen das P4-Tetraeder entweder nur teilweise abgebaut, oder die Reaktionen verlaufen unselektiv.
Wei&szlig;en Phosphor gezielt zu funktionalisieren ist deshalb so schwierig, weil die sechs P-P-Bindungen des P4-Tetraeders kontrolliert brechen und bis zu 16 neue Phosphor-Element-Bindungen entstehen m&uuml;ssen. In den letzten Jahren gab es entscheidende Fortschritte.
<h2>Erste Fortschritte: Photochemie</h2>
Erste katalytische Ans&auml;tze zur P4-Funktionalisierung wurden in den 1990er- und fr&uuml;hen 2000er-Jahren publiziert, aber erst in den letzten Jahren gab es entscheidende Fortschritte. Die erste photokatalytische Bildung von P-C-Bindungen und damit ein Meilenstein in diesem Forschungsfeld kam im Jahr 2019 von Wolf und Team.1) Sie nutzten ein typisches Photokatalyse-Setup mit ([Ir(dtbbpy)(ppy)2]PF6) als Katalysator, Triethylamin als reduktivem Quencher und regten mit blauem Licht an. So setzten sie P4 mit Aryliodiden zu Triarylphosphanen oder Tetraarylphosphoniumiodiden um.
Aufgrund des gr&ouml;&szlig;eren sterischen Anspruchs ortho-substituierter Phenyliodide reagieren diese ausschlie&szlig;lich zu neutralen Phosphanen, w&auml;hrend andere Substitutionsmuster Phosphoniumsalze liefern (<xref rid="nadc20224126685-fig-0002" ref-type="fig">Abbildung</xref> 2). Beide Produktklassen sind von Bedeutung: Phosphane dienen als &Uuml;bergangsmetallliganden und Edukte f&uuml;r Wittig-Reagenzien; Phosphoniumsalze kommen in der Phasentransferkatalyse und als Additive in der Heck-Reaktion zum Einsatz.
<figure><img src="https://media.graphassets.com/ns4M3MmfSfuwxzh3dDia" />
<figcaption><label>Abb. 2: </label>Photokatalytische Arylierung wei&szlig;en Phosphors.</figcaption>
</figure>
Die photokatalytische Arylierung wei&szlig;en Phosphors verl&auml;uft nach einem komplexen Mechanismus. Wie NMR-spektroskopische Studien zeigen, entsteht zuerst intermedi&auml;r ein prim&auml;res Arylphosphan Ar-PH2, das anschlie&szlig;end stufenweise zum terti&auml;ren Phosphan oder Phosphoniumsalz aryliert wird. Allerdings ist nicht sicher, wie sich das prim&auml;re Phosphan bildet. In der Originalarbeit von 2019 vermuteten Wolf und Mitarbeitende, dass sich nach Anregung des Iridiumkatalysators mit blauem Licht zun&auml;chst ein [Et3N]∙+-Radikalkation bildet. Dieses w&uuml;rde anschlie&szlig;end mit dem Aryliodid reagieren, wobei ein Phenylradikal entst&uuml;nde. Dieses wiederum k&ouml;nnte mit P4 reagieren und das Tetraeder stufenweise abbauen.
Einer mechanistischen Studie aus dem Jahr 2021 zufolge k&ouml;nnte alternativ Triethylamin als Wasserstoffradikal- und Protonenquelle dienen, und P4 w&uuml;rde zuerst zu Phosphin PH3 abgebaut.2) Es ist nicht auszuschlie&szlig;en, dass beide Reaktionen gleichzeitig ablaufen.
<h2>Zinnhydride</h2>
Kurz nach der photokatalytischen Funktionalisierung wei&szlig;en Phosphors transformierten Wolf, Scott und Gruppen P4 mit Zinnhydriden, was die Palette an alternativ zug&auml;nglichen Monophosphorverbindungen erweiterte. Wie die Teams fanden, reagiert P4 mit sechs &Auml;quivalenten Tributylzinnhydrid vollst&auml;ndig zu einem Gemisch aus Bu3Sn-PH2 und (Bu3Sn)2-PH als Hauptkomponenten sowie Spuren von (Bu3Sn)3P und PH3 (<xref rid="nadc20224126685-fig-0003" ref-type="fig">Abbildung</xref> 3a).3) Diese Reaktion wird durch blaues Licht oder einen Radikalstarter wie Azo-bis-isobutyronitril (AIBN) ausgel&ouml;st und verl&auml;uft deshalb mit hoher Wahrscheinlichkeit radikalisch.
<figure><img src="https://media.graphassets.com/YTVzAjQBSQC5owFnoaSL" />
<figcaption><label>Abb. 3: </label>Zinnhydridspezies funktionalisieren wei&szlig;en Phosphor radikalisch. a) radikalische P4-Funktionalisierung, b) Derivatisierung zu relevanten P1-Bausteinen, c) katalytische Umsetzung.</figcaption>
</figure>
Das Stannylphosphangemisch (Bu3)SnnPH3&minus;-n (n = 1 &ndash; 3) l&auml;sst sich wegen der relativ labilen P-Sn- und P-H-Bindungen selektiv zu industriell relevanten P1-Verbindungen umsetzen &ndash; eine Auswahl zeigt Abbildung 3b. So liefert Protonierung mit Chlorwasserstioff PH3 in mehr als 56-prozentiger Ausbeute &ndash; mehr als doppelt so viel wie die der konventionellen Synthese von PH3 aus P4 (Abbildung 1). Durch Oxidation des Stannylphosphangemischs (Bu3)SnnPH3&minus;-n mit Wasserstoffperoxid und anschlie&szlig;endes Protonieren entsteht Phosphins&auml;ure H3PO2. Diese kommt als Reduktionsmittel zum Einsatz, um Oberfl&auml;chen zu vernickeln.
Au&szlig;erdem l&auml;sst sich das (Bu3)SnnPH3&minus;-n mit Paraformaldehyd zu Trimethoxyphosphan, P(CH2OH)3 umsetzen. Nach Zuf&uuml;gen von HCl bildet sich unter diesen Reaktionsbedingungen Tetramethoxyphosphoniumchlorid (THPC), [P(CH2OH)4]Cl. Dieses dient h&auml;ufig als Flammschutzmittel.
<h2>Nebenprodukte abtrennen</h2>
Alle aufgef&uuml;hrten Funktionalisierungen von (Bu3)SnnPH3&minus;-n produzieren st&ouml;chiometrische Mengen Tributylzinnchlorid. Scotts und Wolfs Gruppe zufolge l&auml;sst dieses sich mit &uuml;ber 90-prozentiger Ausbeute aus dem Reaktionsgemisch abtrennen. Anschlie&szlig;ende Alkoholyse und Umsetzen mit dem preisg&uuml;nstigen Reduktionsmittel Polymethylhydroxysiloxan (PMHS) regeneriert das Tributylzinnhydrid Bu3SnH. So lassen sich zinnhaltige Abf&auml;lle bei der P4-Funktionalisierung verringern.
Im Falle der Synthese von [P(CH2OH)4]Cl lassen sich der radikalische P4-Abbau und die Regenerierung von Bu3SnH kombinieren, was zu einem katalytischen Kreislauf f&uuml;hrt (Abbildung 3b). Umsetzen von P4 mit Paraformaldehyd (CH2O)n und katalytischen Mengen Bu3SnOMe sowie PMHS liefert zuerst Trimethoxyphosphan, das zu Tetramethoxyphosphoniumchlorid THPC funktionalisiert wird.
<h2>Alternative P4-Funktionalisierung</h2>
Ein Beitrag zur alternativen P4-Funktionalisierung aus dem Jahr 2022 stammt aus Weigands Gruppe. Das Team nutzte sein Wissen &uuml;ber die Synthese reaktiver Phosphorkationen, um ausgehend vom Oxidationsmittel [Ph-I(dmap)2](OTf)2 (dmap = Dimethylaminopyridin) das ammoniumsubstituierte Phosphan [P(dmap)3] (OTf)3 zu gewinnen (<xref rid="nadc20224126685-fig-0004" ref-type="fig">Abbildung</xref> 4).4) Im Gegensatz zu Phosphortrichlorid ist dieses Salz nicht fl&uuml;chtig und korrosiv, ist aber &auml;hnlich reaktiv. So lassen sich durch Reaktion mit Grignard-Reagenzien RMgX (X = Br, Cl) alkyl- und arylsubstituierte Phosphane herstellen. Durch die relativ azide C-H-Bindung in Alkinen reagiert [P(dmap)3](OTf)3 zudem direkt mit Phenylacetylen zu Tris(phenylethinyl)phosphan und dem Pyridiniumsalz [Hdmap]OTf. Solche Alkinylphosphane sind aufgrund ihrer Reaktivit&auml;t von hohem akademischem Interesse.
<figure><img src="https://media.graphassets.com/btH1oyjrQ9qjnDQ0qfpi" />
<figcaption><label>Abb. 4: </label>Synthese und Funktionalisierung des trikationischen Phosphans [P(dmap)3]3+. (dmap = Dimethylaminopyridin)</figcaption>
</figure>
Analog lassen sich durch Reaktion von [P(dmap)3](OTf)3 mit Trimethylsilylcyanid Tris(cyano)phosphan und das sylilierte DMAP-Salz [TMS-dmap]OTf gewinnen. Das Produkt P(CN)3 ist ein wertvoller Pr&auml;kursor f&uuml;r Festk&ouml;rper, die sich f&uuml;r optoelektronische und photokatalytische Anwendungen eignen k&ouml;nnten; das Produkt [TMS-dmap]OTf dient zur Synthese starker organischer Oxidationsmittel.
Da es immer wichtiger wird, Strom aus regenerativen Energiequellen herzustellen, k&ouml;nnten auch elektrochemische Ans&auml;tze zuk&uuml;nftig eine Alternative zur klassischen P4-Funktionalisierung sein. Hierzu gibt es eine Arbeit von Liu und Mitarbeitenden aus dem Jahr 2022, die Dicyanophosphanid [P(CN)2]&minus;- in Ausbeuten gr&ouml;&szlig;er 90 Prozent durch direkte Elektrolyse von wei&szlig;em Phosphor gewinnen, und zwar in Gegenwart von Blaus&auml;ure und Lithiumcyanid. Diese anionische Phosphorverbindung diente bisher noch nicht zur Synthese industriell relevanter Phosphorverbindungen. Jedoch deuten erste experimentelle Studien auf gro&szlig;es Potenzial als P&minus;--Transferreagenz hin.5)
<h2>Wei&szlig;en Phosphor vermeiden</h2>
Die vorgestellten Ans&auml;tze zielen darauf ab, wei&szlig;en Phosphor direkt zu Monophosphorverbindungen umzusetzen. Um wei&szlig;en Phosphor zu gewinnen, ist allerdings ein energieaufwendiger Prozess n&ouml;tig: Er entsteht aus Apatit, Ca5(PO4)3F, im Lichtbogenofen bei 1500 &deg;C durch Reduktion mit Kohle unter Beimischung von SiO2.
Dies inspirierte im Jahr 2018 Cummins&lsquo; Gruppe dazu, P1-Verbindungen direkt aus Apatit herzustellen.6) Hierzu nutzten sie das Metaphosphat (TBA)3[P4O9] (TBA = Tetra-n-butylammonium), das relativ leicht aus Apatit zug&auml;nglich ist, und reduzierten es mit Trichlorsilan HSiCl3 (<xref rid="nadc20224126685-fig-0005" ref-type="fig">Abbildung</xref> 5). Hierbei entsteht das Phosphanid [P(SiCl)3]&minus;, das als TBA-Salz erhalten wird.
<figure><img src="https://media.graphassets.com/MCA3dCRv6omIkkgfnSQA" />
<figcaption><label>Abb. 5: </label>Synthese von TBA[P(SiCl3)] und anschlie&szlig;endes Funktionalisieren zu Monophosphorverbindungen, etwa zum Medikament Fosinopril, einem ACE-Hemmer.</figcaption>
</figure>
Aufgrund der negativen Ladung und der labilen P-Si-Bindungen ist das Phosphanid f&uuml;r Funktionalisierungen zug&auml;nglich. So f&uuml;hrt die Hydrolyse mit Wasser zu PH3, w&auml;hrend die Oxidation mit Xenondifluorid das Hexafluorophosphat erzeugt. Diese Spezies ist ein wichtiges Gegenion in Lithiumionenakkumulatoren.
In einer komplexeren Reaktion mit (4-Chlorobutyl)benzol und HSiCl3 sowie anschlie&szlig;ender Hydrolyse mit Wasser l&auml;sst sich das prim&auml;re Phosphan (4-Phenylbutyl)phosphan gewinnen &ndash; ein Edukt f&uuml;r das Medikament Fosinopril, einen ACE-Hemmer.
<h2>Weiterentwicklung mit Einschr&auml;nkungen</h2>
Die beiden beschriebenen katalytischen Reaktionen liefern entweder nur moderate Ausbeuten oder haben nur geringe Effizienz &ndash; die zinnkatalysierte Synthese von THPC erreicht Turnoverzahlen von nur 11; mit dem Phosphanid [P(SiCl3)2]&minus; ist bisher nur eine &uuml;berschaubare Produktpalette zug&auml;nglich. Werden diese Einschr&auml;nkungen &uuml;berwunden &ndash; beispielsweise durch Aufkl&auml;rung der Katalysemechanismen oder Optimierung der Reaktionsbedingungen &ndash;, k&ouml;nnen sie f&uuml;r die Industrie die Grundlage bilden, phosphorhaltige Feinchemikalien nachhaltig und effizienter herzustellen als bisher.
<h2>Der Autor</h2>
Peter Coburger, Jahrgang 1992, ist Postdoktorand an der ETH Z&uuml;rich. Seine Forschungsinteressen sind Redoxchemie von Hauptgruppen- und &Uuml;bergangsmetallkomplexen cyclischer Biradikale. Er promovierte bei Evamarie Hey-Hawkins an der Universit&auml;t Leipzig und schloss einen Postdoc-Aufenthalt bei Robert Wolf in Regensburg (2019 &ndash; 2020) an.
<div><img src="https://media.graphassets.com/Q1QxlkTDQ9mJquFRphTT" /></div>

<h2>AUF EINEN BLICK</h2>
Monophosphorverbindungen lassen sich seit 2019 auch katalytisch herstellen.
Bisher wurden P1-Verbindungen aus P4 und dieser aus Apatit hergestellt. Ein Syntheseprotokoll aus dem Jahr 2018 zeigt, wie sich P1-Verbindungen direkt aus Apatit erzeugen lassen.
F&uuml;r eine industrielle Anwendung sind Ausbeuten zu optimieren und Produktpaletten zu erweitern. Dazu m&uuml;ssen die Mechanismen aufgekl&auml;rt werden.
Blickpunkt Anorganik berichtet &uuml;ber neue pr&auml;parative Techniken, Analysetechniken, Reinigungsverfahren, den richtigen Umgang mit gef&auml;hrlichen Stoffen und mehr.
<ul class="references">
<li>1 U. Lennert, P. B. Arockiam, V. Streitferdt et al., Nat. Catal. 2019, 2, 1101&ndash;1106</li>
<li>2 R. Rothfelder, V. Streitferdt, U. Lennert et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 24650&ndash;24658</li>
<li>3 D. J. Scott, J. Cammarata, M. Schimpf, R. Wolf, Nat. Chem. 2021, 13, 458&ndash;464</li>
<li>4 M. Donath, K. Schwedtmann, T. Schneider et al., Nat. Chem. 2022, 14, 384&ndash;391</li>
<li>5 Y. Mei, Z. Yan, L. L. Liu, J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 1517&ndash;1522</li>
<li>6 M. B. Geeson, C. C. Cummins, Science 2018, 359, 1383&ndash;1385</li>
</ul>

Veranstaltungen

Allgemein

Artikel

Gegen den Strom

Januspartikel

Überprüfung Ihres Anmeldestatus ...

Anonymous

Veranstaltungen

Allgemein

Artikel

Gegen den Strom

Januspartikel

Überprüfung Ihres Anmeldestatus ...