Angewandte Chemie

Cover image for Vol. 126 Issue 44

Chefredakteur: Peter Gölitz, Stellvertreter: Neville Compton, Haymo Ross

Online ISSN: 1521-3757

Associated Title(s): Angewandte Chemie International Edition, Chemistry - A European Journal, Chemistry – An Asian Journal, ChemistryOpen, ChemPlusChem, Zeitschrift für Chemie


Den vollständigen Artikel und die Anschrift des Autors finden Sie in Angew. Chem 2000, 112 (18), 3411 - 3414

Platter Fußball

Fluorfulleren
mit Benzol-Strukturelement

Anfang der neunziger Jahre machte ein ungewöhnliches Molekül Furore, für dessen Strukturaufklärung es 1996 den Nobelpreis gab: Das Buckminster Fulleren, das ausschließlich aus Kohlenstoff besteht. Seine 60 C-Atome sind genau so angeordnet wie die Ecken der Lederstückchen bei einem Fußball, mit einem Hohlraum im Innern. Mittlerweile ist ein ganzer Reigen dieser kugeligen Kohlenstoffkäfige bekannt.

Zwei russische und ein britisches Chemiker-Team um Roger Taylor haben nun ein ungewöhnliches fluorhaltiges Fulleren strukturell charakterisiert, das 1996 an der Universität Moskau entdeckt worden war. Was ist an dieser Verbindung so ungewöhnlich? Kehren wir zunächst erst einmal zurück zu unserem klassischen Fußball-Molekül: Seine 60 C-Atome bilden wie beschrieben ein System aus Fünf- und Sechsringen. Die Sechsringe enthalten je drei Doppelbindungen, sehen also auf den ersten Blick aus wie Benzolringe. Sollte das Molekül also ein "Super-Aromat" sein? Nein, im Gegenteil, die Aromatizität der Fullerene ist nur sehr gering ausgeprägt. Damit die Elektronenpaare der Doppelbindungen in Verbindung treten und sich als Elektronenwolke verteilen können - Charakteristikum für einen Aromaten - muss das Ringsystem planar sein. Diese Voraussetzung ist bei einem Fulleren nicht gegeben. Zu starke Spannungen würden in der Käfigstruktur auftreten, wenn Teilbereiche abgeflacht wären.

Anders bei dem neuen Fluor-Fulleren: C60F18 ist das erste Fulleren, das einen "richtigen" aromatischen Benzolring enthält. Mittels Röntgenstrukturanalyse fanden die Forscher heraus, dass das Molekül wie ein Fußball aussieht, dem man die Luft herausgelassen hat: Auf der einen Seite ist es rund, auf der anderen ist es platt. Und in der Mitte der flachen Seite thront der "Benzolring". Die 18 angeknüpften Fluoratome ziehen sich auf der abgeflachten Seite wie eine Krone um diesen besonderen Sechsring. - Aber warum ist der Ball platt? Durch die Bindung des Fluors an einen Teil der C-Atome des Fullerens werden Doppelbindungen aufgehoben. So entsteht ein Gürtel aus C-Atomen, die nur mit Einfachbindungen an ihre Nachbarn gekoppelt sind. Er ist strukturell wesentlich flexibler als die Halbkugel und lässt zu, dass eine völlig planare Benzol-Struktur spannungsfrei entstehen kann.

"Die ungewöhnlichen elektronischen Eigenschaften des fluorierten Fullerenkäfigs machen aus dieser Verbindung einen besonders interessanten Kandidaten für zukünftige Anwendungen in der Photonik und Photovoltaik," prophezeit Taylor.

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