Nichtoxidierende Supersäuren: Synthese, Charakterisierung und Einsatz sowie quantenchemische und NMR-spektroskopische Etablierung einer neuen universellen Aciditätsskala, des absoluten chemischen Potentials des Protons in Lösung

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Viele ungewöhnliche und sehr reaktive Kationen können durch den Einsatz sehr großer. schwach basischer und schwach koordinierender Anionen A- in kondensierter Phase stabilisiert werden. Deshalb ist die (Weiter-)Entwicklung einfach zugänglicher Anionen A- heute ein weltweit intensiv bearbeitetes Fachgebiet mit Einfluss auf die Grundlagenforschung wie die angewandte Forschung. Kürzlich haben wir Aluminate des Typs Al(ORF)4- (ORF = polyfluoriertes aliphatisches Alkoxid) sehr erfolgreich als leicht im 100 g Maßstab zugängliche robuste Anionen eingeführt. Der für die Synthese des mit Abstand stabilsten Anions dieser Serie notwendige Alkohol HO-C(CF3)3 ist jedoch sehr teuer, und daher ist dieses Anion für eine breite technische Anwendung, trotz des großen Potentials, nur beschränkt geeignet. Im Projekt werden Wege zur Synthese neuer fluorierter Alkoxide auf der Basis von einfach zugänglichen und günstigen Startmaterialien vorgestellt. Mit diesen Alkoxiden sollen neue, teilweise auch durch den Chelateffekt stabilisierte sehr stabile schwach koordinierende Anionen A- dargestellt werden. Im Weiteren sollen durch Umsetzung einfacher Metallsalze M+A- (M = Li, Ag) mit gasförmigem Chlorwasserstoff sehr starke Brönsted-Säuren H+A- bzw. H(L)+A- (L = Lösungsmittelmolekül, z. B. Et2O oder Toluol) erhalten werden. Im Gegensatz zu den bekannten Supersäuren auf Basis von HF/MF5 (M = As, Sb) bzw. HSO3F/SbF5 wären die neuen H+A-- bzw. H(L)+A--Säuren nicht oxidierend und deutlich einfacher zu handhaben als die klassischen Systeme. Eine erfolgreiche Darstellung dieser H+A-- bzw. H(L)+A--Säuren öffnet ein weites Feld an Folgechemie: So sind die Protonenaffinitäten vieler einfacher Moleküle wie P4 oder S8 in der Gasphase bekannt. Mit den H+A-- bzw. H(L)+A--Säuren sollten sich auch Salze der entsprechenden protonierten Teilchen HP4+ bzw. HS8+ in kondensierter Phase stabilisieren lassen. Wege zur erfolgreichen Synthese von HP4+-- bzw. HS8+-Salzen im Rahmen dieses Projektes werden aufgezeigt. Das gesamte Projekt wird von quantenchemischen Berechnungen begleitet, damit die Thermodynamik der dargestellten Spezies in Gasphase und Lösung verstanden und ihre Schwingungs- und NMR-Spektren simuliert werden können.