Kryptand - Cryptand

Struktur von [2.2.2]Kryptand , der ein Kaliumkation (violett) einkapselt. Im kristallinen Zustand, erhalten mit einer Röntgenbeugung.
[2.2.2]Kryptand

Kryptanden sind eine Familie synthetischer bicyclischer und polycyclischer mehrzähniger Liganden für eine Vielzahl von Kationen. Der Nobelpreis für Chemie im Jahr 1987 wurde Donald J. Cram , Jean-Marie Lehn und Charles J. Pedersen für ihre Bemühungen zur Entdeckung und Bestimmung der Verwendung von Kryptanden und Kronenethern verliehen , wodurch das jetzt florierende Gebiet der supramolekularen Chemie eröffnet wurde . Der Begriff Kryptande impliziert, dass dieser Ligand Substrate in einer Krypta bindet und den Gast wie in einer Bestattung begräbt. Diese Moleküle sind dreidimensionale Analoga von Kronenethern, aber als Komplexe für die Gastionen selektiver und stärker. Die resultierenden Komplexe sind lipophil.

Struktur

Der häufigste und wichtigste Kryptand ist N[CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 ] 3 N; Der systematische IUPAC- Name für diese Verbindung lautet 1,10-Diaza-4,7,13,16,21,24-hexaoxabicyclo [8.8.8] hexacosan. Diese Verbindung wird als [2.2.2]Kryptand bezeichnet , wobei die Zahlen die Anzahl der Ethersauerstoffatome (und damit der Bindungsstellen) in jeder der drei Brücken zwischen den Aminstickstoffkappen angeben. Viele Kryptoanden sind im Handel unter dem Handelsnamen Kryptofix erhältlich. All-Amin-Kryptanden weisen eine besonders hohe Affinität zu Alkalimetallkationen auf, was die Isolierung von Salzen von K – ermöglicht hat .

Eigenschaften

Kationenbindung

Der dreidimensionale innere Hohlraum eines Kryptanden bietet eine Bindungsstelle – oder Wirt – für „Gast“-Ionen . Der Komplex zwischen dem kationischen Gast und dem Kryptanden wird als Kryptat bezeichnet. Cryptanden bilden Komplexe mit vielen "harten Kationen" einschließlich NH+
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, Lanthanoide , Alkalimetalle und Erdalkalimetalle . Im Gegensatz zu Kronenethern binden Kryptanden die Gastionen sowohl über Stickstoff- als auch über Sauerstoffdonoren . Dieser dreidimensionale Einkapselungsmodus verleiht eine gewisse Größenselektivität und ermöglicht eine Unterscheidung zwischen Alkalimetallkationen (zB Na + vs. K + ). Einige Kryptanden sind lumineszierend.

Anionenbindung

Kryptanden auf Polyaminbasis können in Polyammoniumkäfige umgewandelt werden, die eine hohe Affinität zu Anionen aufweisen.

Laboranwendungen

Kryptoanden erfreuen sich keiner kommerziellen Anwendung, sondern sind Reagenzien für die Synthese von anorganischen und metallorganischen Salzen. Obwohl teurer und schwieriger herzustellen als Kronenether , binden Kryptanden Alkalimetalle stärker. Sie werden insbesondere verwendet, um Salze von stark basischen Anionen zu isolieren. Sie wandeln solvatisierte Alkalimetallkationen in lipophile Kationen um, wodurch den resultierenden Salzen Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln verliehen wird.

In Anlehnung an in Lehrbüchern anerkannte Errungenschaften ermöglichten Kryptanden die Synthese der Alkaliden und Elektride . Zum Beispiel liefert die Zugabe von 2,2,2-Kryptand zu einer Lösung von Natrium in Ammoniak das Salz [Na(2,2,2-Krypt)] + e , isoliert einen blauschwarzen paramagnetischen Feststoff. Cryptanden wurden auch bei der Kristallisation von Zintl-Ionen wie Sn . verwendet4−
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.

Obwohl selten praktikabel, können Kryptanden als Phasentransferkatalysatoren dienen, indem sie Ionen übertragen.

Siehe auch

Verweise

Allgemeine Lektüre