Frustriertes Paar als CO2-Fänger
Neuartiges Konzept zur Bindung von Kohlendioxid ohne metallhaltigen Katalysator
Ein organisches Boran und ein organisches Phosphan bilden ein typischen Lewis-Paar: Das Phosphan als Lewis-Base hat viele Elektronen. Das Boran, die Lewis-Säure, hat dagegen wenige. Also stellt die Lewis-Base der Lewis-Säure ihr freies Elektronenpaar zur Verfügung. Phosphan und Boran bilden dazu ein Addukt, das über dieses nunmehr gemeinsame Elektronenpaar zusammengehalten wird. Wenn beide Partner aber voluminöse Seitengruppen tragen, können die beiden nicht zueinander kommen und die ersehnte Verbindung eingehen. Sie werden dann als „frustriertes“ Lewis-Paar bezeichnet.
Eine Lösung eines solchen frustrierten Paares bringen die Wissenschaftler unter 2 bar Druck in eine Atmosphäre aus CO2. Sogleich kommt es zu einer Reaktion, bei der ein weißer Feststoff entsteht. Was ist passiert? Das Phosphoratom des frustrierten Phosphans bindet mit seinem Elektronenpaar an den Kohlenstoff des CO2, und das Boratom des frustrierten Borans schnappt sich im Gegenzug das freie Elektronenpaar eines der Sauerstoffatome des CO2 und bindet seinerseits daran. Auf diese Weise verkuppelt das Kohlendioxid die beiden Partner miteinander und lindert dabei deren Frustration.
Durch Erwärmen oder durch Zugabe bestimmter Lösungsmittel kann das Kohlendioxid wieder freigesetzt werden, das Lewis-Paar wird in seinen frustrierten Originalzustand zurückversetzt. Die Forscher untersuchen nun, wie sich das eingefangene CO2 chemisch umsetzen und so als Rohstoffquelle nutzen lässt.
Originalveröffentlichung: Gerhard Erker et al.; "Reversible, nicht metallunterstützte Bindung von Kohlendioxid durch frustrierte Lewis-Paare"; Angewandte Chemie
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