Dokument: Beiträge zur Chemie und Strukturchemie von schichtbildenden Kurzketten-Alkansulfonaten

Titel:	Beiträge zur Chemie und Strukturchemie von schichtbildenden Kurzketten-Alkansulfonaten
Weiterer Titel:	Contributions to the chemistry and structural chemistry of layered short-chain alkanesulfonates
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=54030
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20200827-105429-0
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Thoelen, Felix [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 20,15 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 24.08.2020 / geändert 24.08.2020
Beitragende:	Prof. Dr. Frank, Walter [Gutachter] Prof. Dr. Ganter, Christian [Gutachter]
Stichwörter:	Strukturchemie, Crystal Engineering, anorganisch-organische Hybridmaterialien, Einkristallstrukturanalyse
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:	Aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften und insbesondere wegen der hohen Umweltverträglichkeit kommt den als „grünen“ Chemikalien bezeichneten Kurzketten-Alkansulfonaten (engl. SCAS) und Alkansulfonsäuren in unserem Alltag, Industrie und Forschung eine wachsende Bedeutung zu. Darüber hinaus weisen diese Verbindungen auch strukturchemisch interessante Eigenschaften auf. Im Rahmen von Crystal Engineering-Experimenten lassen sich überraschenderweise ausgehend von SCAS und „einfachen“ Halogeniden bzw. Edelmetallsäuren ganz grundsätzlich neuartige Verbindungen erhalten (1-15). Dies belegt das enorme Potential von Kurzketten-Amphiphilen bei der Synthese schichtartiger anorganisch- organischer Hybridmaterialien. In den Festkörpern dieser Verbindungen liegen aufgrund der Koordination von Na+-Ionen durch die O3S-Gruppen des Alkansulfonates komplexe Na–O-Netzwerke in schichtartiger Anordnung vor, die mit der Formel {[Na5(CnH2n+1SO3)4]+}n (zweidimensional-unendliches supramolekulares Synthon) zu beschreiben sind. Die Verknüpfung von Schichten (die aus dem {[Na5(CnH2n+1SO3)4]+}n-Synthon zusammengesetzt sind) durch Ketten aus H-Brücken zwischen „einfachem“ Halogenid und H2O oder direkt durch Halogenid-Ionen resultiert in der Bildung von sechs Verbindungen. Eine Besonderheit stellen hier die kurzen Na–X-Abstände dar, mit denen Halogenid- und Na+-Ionen in den Festkörpern vorliegen. Dieser Befund ermöglicht die Formulierung dieser Schichtverbindungen auch als Doppelsalze der Form Na4(CnH2n+1SO3)4 · NaX · H2O(X = Cl, Br). In Verbindung 7-15 fungieren Halogenidometallat-Anionen [PdnX2n+2]2- (X = Cl, Br) als Bausteine, um Synthon-Schichten in die dritte Raumrichtung durch ionische Wechselwirkungen und / oder einem komplexen System aus H-Brücken zu verknüpfen. Bei den Methan- und Ethansulfonaten sind Halogenidopalladat(II), hydratisierte Oxonium-Ionen und / oder H2O in separaten Schichten arrangiert, wodurch eine Trennung der hydrophoben Bereiche resultiert. Bei längeren Alkylketten (z. B. n-Butansulfonat in Verbindung 11) sind stattdessen zweikernige [Pd2X6]2--Ionen direkt in Lücken innerhalb der hydrophoben Schichten positioniert und führen zur Durchdringung dieser Bereiche. Nicht nur Halogenidopalladat(II)- sondern auch verschiedene Halogenidoaurat(III)-Anionen können zur Verknüpfung des {[Na5(CnH2n+1SO3)4]+}n-Synthons verwendet werden. Unter Variation der Synthesebedingungen lassen sich in die Struktur von Kurzketten-Natriumalkansulfonaten gezielt Halogenidometallat-Spezies inkludieren (z. B. [AuBrCl3]-), die bisher nur selten strukturchemisch untersucht werden konnten (Spezies Engineering). Due to their special properties and because of their high environmental compatibility, the short-chained alkane sulfonates (SCAS) and alkane sulfonic acids (known as “green” chemicals) are becoming increasingly important in our everyday life, industry and research. In addition, these compounds also have interesting structural-chemical properties. In the context of crystal engineering experiments new types of compounds can be obtained starting from SCAS and “simple” halides or noble metal acids (1-15). This shows the great potential of short-chained amphiphiles in the synthesis of layered inorganic-organic hybrid materials. In the solids of these compounds, due to the coordination of Na+ ions by the O3S groups of the alkanesulfonate, complex Na–O networks are present in a layered arrangement. This arrangement can be described with the formula {[Na5(CnH2n+1SO3)4]+}n (two-dimensional -infinite supramolecular synthon). The connection of layers (which are composed of the {[Na5(CnH2n+1SO3)4]+}n synthon) by chains of hydrogen bonds between “simple” halide and H2O or directly by halide ions results in the formation of six new compounds. The short Na–X distances with which halide and Na+ ions are present in the solids are a special feature. This finding enables these layered compounds to be described as double salts of the form Na4(CnH2n+1SO3)4 · NaX · H2O (X = Cl, Br). In compound 7-15, halidogenidometalate anions [PdnX2n+2]2- (X = Cl, Br) act as building blocks to link synthon layers in the third direction by ionic interactions and / or a complex system of hydrogen bonds. In the case of methane and ethane sulfonates, halidogenidopalladate(II), hydrated oxonium ions and / or H2O are arranged in separate layers, which results in a separation of the hydrophobic areas. In the case of longer alkyl chains (e.g. n-butanesulfonate in compound 11), binuclear [Pd2X6]2- ions are located directly in gaps within the hydrophobic layers and lead to the disruption of these areas. Not only halidogenidopalladate(II) but also various halidogenidoaurate(III) anions can be used to connect the {[Na5(CnH2n+1SO3)4]+}n synthon. By varying the synthesis conditions, halidometalate species can be included in the structure of short-chained sodium alkanesulfonates (e.g. [AuBrCl3]-), which so far could only rarely be investigated (species engineering).
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Anorganische Chemie und Strukturchemie
Dokument erstellt am:	27.08.2020
Dateien geändert am:	27.08.2020
Promotionsantrag am:	04.02.2020
Datum der Promotion:	13.08.2020