intermetalloider Cluster (CuBi8)3+ © Maximilian Knies, Martin Kaiser

Neuartige Bindungssituati­on zwischen Kupfer und Bismut

Kupfer und Bismut bilden normalerweise nur unter extremen Bedingungen binäre Verbindungen. Dennoch gelang uns kürzlich die Synthese des intermetalloiden Clusters (CuBi8)3+ unter milden Reaktionsbedingungen.

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Highlights im Überblick

Maximilian Knies © Ilona Salzmann

Das intermetalloide Cluster-Kation (CuBi8)3+

Maximilian Knies gelang es im Arbeitskreis von Prof. Dr. Ruck zwei bisher unbekannte Verbindungen durch die Reaktion von Bismut und Bismuttrichlorid mit Kupferchlorid in der Ionischen Flüssigkeit [BMIm][Cl]4 AlCl3 zu kristallisieren:
(CuBi8)[AlCl4]2[Al2Cl7] sowie (CuBi8)[AlCl4]3.

Beide Kristallstrukturen enthalten den intermetalloiden Cluster (CuBi8)3+. Dieser ist der erste Cluster, der sowohl Bismut als auch ein 3d-Übergangsmetall enthält. Besonders beeindruckend ist die Ausbildung des Clusters bei geringem Druck und niedriger Temperatur, da binäre Verbindungen aus Kupfer und Bismut sonst nur unter extremen Hochdruckbedingungen beobachtet werden.

In quantenchemischen Rechnungen werden sieben gemeinsame Elektronen in Mehrzentrenbindungen zwischen dem quadratisch-antiprismatischen Bi82+-Polykation und dem Kupfer(I)-Kation gefunden. Der intermetalloide Cluster lässt sich somit als neunatomiger, intermetalloider nido-Cluster mit 22 Skelettelektronen und C4v-Symmetry beschreiben. Ebenfalls stimmig erscheint die Beschreibung als eine η4-Koordination des quadratisch-antiprismatischen Bi82+-Polykations an das Kupfer(I)-Kation, wobei dessen Koordinationsumgebung durch ein Chloridion einer tetraedrischen [AlCl4]-Gruppe aus der Ionischen Flüssigkeit ergänzt und so eine Elektronenzahl von insgesamt 18 für das Kupfer(I)-Kation erreicht wird.

Die Arbeit wurde mit einem Front-Cover gewürdigt. Der Artikel kann in Chemistry A European Journal abgerufen werden:
M. Knies, M. Kaiser, A. Isaeva, U. Müller, T. Doert, M. Ruck, Chem. Eur. J. 2018, 24, 127–132.