Chemie: Erste Dreifachbindung zwischen Bor und Kohlenstoff

Bor, Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff: Diese vier Elemente können wegen ihrer ähnlichen elektronischen Eigenschaften untereinander chemische Dreifachbindungen eingehen. Beispiele dafür sind das Gas Kohlenmonoxid, das aus einem Kohlenstoff- und einem Sauerstoffatom besteht, oder das Stickstoffgas der Erdatmosphäre mit seinen zwei Stickstoffatomen.

Die Chemie kennt Dreifachbindungen zwischen allen möglichen Kombinationen der vier Elemente – nur nicht zwischen Bor und Kohlenstoff. Das ist erstaunlich, weil es längst stabile Doppelbindungen zwischen Bor und Kohlenstoff gibt. Außerdem sind viele Moleküle bekannt, in denen Dreifachbindungen zwischen Kohlenstoff und Kohlenstoff oder zwischen Bor und Bor existieren.

Chemiker der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg haben diese Lücke jetzt geschlossen: Ein Team um den Bor-Experten Professor Holger Braunschweig hat es erstmals geschafft, ein Molekül mit einer Bor-Kohlenstoff-Dreifachbindung zu synthetisieren, ein sogenanntes Borin, das bei Raumtemperatur als orangefarbener Feststoff vorliegt. Die Wissenschaftler charakterisierten das neue Molekül und machten damit gleich auch erste Reaktivitätsstudien. Die Ergebnisse stellen sie im Journal Nature Synthesis vor.

Bor-Atom in einer ungemütlichen Situation

In dem neuartigen Molekül liegt das Bor-Atom in einer linearen Anordnung mit Kohlenstoffatomen vor. „In Kombination mit der Dreifachbindung ergibt sich daraus für das Bor eine sehr ungemütliche Situation, in die es sich freiwillig nicht gerne begibt“, sagt Dr. Rian Dewhurst, Co-Autor der Studie. Darum habe es auch bis jetzt gedauert, eine solche Dreifachbindung erstmals zu synthetisieren.

Was die Würzburger Chemiker an dem neuen Molekül interessiert: „Verbindungen, in denen sich einzelne Atome ‚unwohl‘ fühlen, zeigen oft eine ausgesprochen interessante Reaktivität“, erklärt Doktorand Maximilian Michel, der das Molekül synthetisiert hat.

Genau auf diese Reaktivität konzentrieren sich nun die weiteren Arbeiten des Teams. Am Ende ergeben sich daraus womöglich innovative Werkzeuge für chemische Synthesen. Außerdem könnten die Erkenntnisse für das bessere Verständnis von chemischen Bindungen und Strukturen hilfreich sein.

Inspiration für andere Forschende

„Was als weiterer Benefit oft übersehen wird: Grundlagenforschung wie die unsere inspiriert andere Forschende dazu, ihre Anstrengungen und ihre Fantasie auf die Synthese von Verbindungen zu verwenden, die eher unwahrscheinlich erscheinen“, sagt Rian Dewhurst. „Aus solchen verrückten Ideen ergeben sich oft Fortschritte, die die Welt verändern.“ Teflon zum Beispiel wurde bei Forschungen entdeckt, bei denen ursprünglich neue Kältemittel entwickelt werden sollten. Und beim Versuch, transparente Kunststoffe herzustellen, ergab sich zufällig das Produkt Sekundenkleber.

Publikation

The synthesis of a neutral boryne. Maximilian Michel, Sourav Kar, Lukas Endres, Rian D. Dewhurst, Bernd Engels und Holger Braunschweig, Nature Synthesis, 4. März 2025, DOI: 10.1038/s44160-025-00763-1

Kontakt

Prof. Dr. Holger Braunschweig, Institut für Anorganische Chemie / Institut für nachhaltige Chemie und Katalyse mit Bor, T +49 931 31-85260, holger.braunschweig@uni-wuerzburg.de