Germaniumorganische Verbindungen

Germaniumorganische Verbindungen sind metallorganische Verbindungen, die eine Germanium-Kohlenstoff-Bindung besitzen. Sie leiten sich formal von den Germanen ab, bei denen ein Wasserstoff-Atom durch eine organische Gruppe ersetzt wird. Der entsprechende Teilbereich der Chemie, der sich mit diesen Verbindungen befasst, ist die Germaniumorganische Chemie.[1]

Geschichte

1887 gelang Clemens Winkler mit der Synthese von Tetraethylgermanium durch Reaktion von Germanium(IV)-chlorid mit Diethylzink die erste Synthese einer germaniumorganischen Verbindung.[2]

\mathrm {GeCl_{4}+2\ Zn(C_{2}H_{5})_{2}\longrightarrow Ge(C_{2}H_{5})_{4}+2\ ZnCl_{2}}

Über die germaniumorganische Verbindung Propagermanium wurde zuerst 1967 berichtet, wobei als Entdecker einerseits Hiroshi Oikawa und Norihiro Kakimoto aber auch Wladimir Fjodorowitsch Mirono genannt werden.[3][4]

Darstellung

Germaniumorganische Verbindungen des Typs R₄Ge mit Alkylgruppen können analog der von Clemens Winkler beschriebenen Reaktion durch Metathese von Germanium(IV)-halogeniden erhalten werden.[5]

\mathrm {GeCl_{4}+2\ ZnR_{2}\longrightarrow GeR_{4}+2\ ZnCl_{2}\ \ R=organische\ Gruppe}

\mathrm {GeCl_{4}+4\ RMgCl\longrightarrow GeR_{4}+4\ MgCl_{2}\ \ R=organische\ Gruppe}

\mathrm {Ge(CH_{3})_{2}Cl_{2}+2\ LiR\longrightarrow GeR_{2}(CH_{3})_{2}+2\ LiCl\ \ R=organische\ Gruppe}

Verbindungen und Verwendungen

Germanium befindet sich zusammen mit Silicium, Zinn und Blei in der 14. Gruppe des Periodensystems, weshalb die Eigenschaften der germaniumorganischen Verbindungen zwischen denen der siliciumorganischen Verbindungen und der zinnorganischen Verbindungen liegen. Isobutylgerman (IBGe) ((Me₂CHCH₂)GeH₃) ist ein germaniumorganische Verbindung, die als flüssige Germaniumquelle mit hohem Dampfdruck in der Metallorganischen Gasphasenepitaxie Verwendung findet.[6] Es wird außerdem als sicherere und weniger giftige Alternative zum giftigen Monogerman-Gas in der Mikroelektronik genutzt. Tris(trimethylsilyl)german ((Me₃Si)₃GeH) stellt eine ungiftige Alternative zu vielen Tributylzinn-Verbindungen dar. Triphenylgermaniumhydroxid (Ph₃GeOH) ist ein farbloser Feststoff.[7] Germaniumorganische Verbindungen werden nur in geringem Umfang synthetisiert, da Germanium-Verbindungen recht teuer sind. Verbindungen wie Tetramethylgermanium und Tetraethylgermanium finden in der Mikroelektronik Anwendung als Vorstufe für die Chemische Gasphasenabscheidung von Germanium(IV)-oxid.

Reaktionen

Germaniumorganische Verbindungen reagieren ähnlich den zinnorganischen Verbindungen und stellen eine ungiftige Alternative zu den oftmals giftigen zinnorganischen Verbindungen dar.[8] 1986 wurde das Germanium-Pendant zur Hosomi-Sakurai-Reaktion entdeckt:

Bei dieser Reaktion wird die Carbonylgruppe mit Bortrifluorid aktiviert.

Weblinks

Commons: Germaniumorganische Verbindungen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

Hisashi Yamamoto, Koichiro Oshima: Main Group Metals in Organic Synthesis, ISBN 3-527-30508-4, 2004.
Clemens Winkler: Mittheilungen über das Germanium. In: Journal für Praktische Chemie. Band 36, Nr. 1, 27. August 1887, S. 177–209, doi:10.1002/prac.18870360119 (Online).
Takafumi Tezuka, Atsunori Higashino, Mitsuo Akiba, Takashi Nakamura: Organogermanium (Ge-132) Suppresses Activities of Stress Enzymes Responsible for Active Oxygen Species in Monkey Liver Preparation. In: Advances in Enzyme Research. Band 5, Nr. 2, 2017, S. 13–23, doi:10.4236/aer.2017.52002 (scirp.org).
Bonnie J. Kaplan, W. Wesley Parish, G. Merrill Andrus, J. Steven A. Simpson, Catherine J. Field: Germane facts about germanium sesquioxide: I. Chemistry and anticancer properties. In: Journal of Alternative and Complementary Medicine (New York, N.Y.). Band 10, Nr. 2, 2004, ISSN 1075-5535, S. 337–344, doi:10.1089/107555304323062329, PMID 15165414 (nih.gov).
A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1029.
Deo V.Shenai, Ronald L. DiCarlo Jr, Michael B. Power, Artashes Amamchyan, Randall J. Goyette, Egbert Woelk: Safer alternative liquid germanium precursors for relaxed graded SiGe layers and strained silicon by MOVPE. In: Journal of Crystal Growth. Band 298, Januar 2007, S. 172–175, doi:10.1016/j.jcrysgro.2006.10.194.
George Ferguson, John F. Gallagher, Denis Murphy, Trevor R. Spalding, Christopher Glidewell, H. Diane Holden: The structure of triphenylgermanium hydroxide. In: Acta Crystallographica, Section C: Crystal Structure Communications 1992, Vol. C48, S. 1228-31. doi:10.1107/S0108270191015056.
A. F. Holleman, N. Wiberg: Anorganische Chemie. 103. Auflage. 1. Band: Grundlagen und Hauptgruppenelemente. Walter de Gruyter, Berlin / Boston 2016, ISBN 978-3-11-049585-0, S. 1190 (Leseprobe: Teil A – Grundlagen der Chemie Der Wasserstoff. Google-Buchsuche).

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[1] Hisashi Yamamoto, Koichiro Oshima: Main Group Metals in Organic Synthesis, ISBN 3-527-30508-4, 2004.

[JPC_1887-2] Clemens Winkler: Mittheilungen über das Germanium. In: Journal für Praktische Chemie. Band 36, Nr. 1, 27. August 1887, S. 177–209, doi:10.1002/prac.18870360119 (Online).

[3] Takafumi Tezuka, Atsunori Higashino, Mitsuo Akiba, Takashi Nakamura: Organogermanium (Ge-132) Suppresses Activities of Stress Enzymes Responsible for Active Oxygen Species in Monkey Liver Preparation. In: Advances in Enzyme Research. Band 5, Nr. 2, 2017, S. 13–23, doi:10.4236/aer.2017.52002 (scirp.org).

[Kaplan-4] Bonnie J. Kaplan, W. Wesley Parish, G. Merrill Andrus, J. Steven A. Simpson, Catherine J. Field: Germane facts about germanium sesquioxide: I. Chemistry and anticancer properties. In: Journal of Alternative and Complementary Medicine (New York, N.Y.). Band 10, Nr. 2, 2004, ISSN 1075-5535, S. 337–344, doi:10.1089/107555304323062329, PMID 15165414 (nih.gov).

[Hollemann_102_1029-5] A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1029.

[6] Deo V.Shenai, Ronald L. DiCarlo Jr, Michael B. Power, Artashes Amamchyan, Randall J. Goyette, Egbert Woelk: Safer alternative liquid germanium precursors for relaxed graded SiGe layers and strained silicon by MOVPE. In: Journal of Crystal Growth. Band 298, Januar 2007, S. 172–175, doi:10.1016/j.jcrysgro.2006.10.194.

[7] George Ferguson, John F. Gallagher, Denis Murphy, Trevor R. Spalding, Christopher Glidewell, H. Diane Holden: The structure of triphenylgermanium hydroxide. In: Acta Crystallographica, Section C: Crystal Structure Communications 1992, Vol. C48, S. 1228-31. doi:10.1107/S0108270191015056.

[8] A. F. Holleman, N. Wiberg: Anorganische Chemie. 103. Auflage. 1. Band: Grundlagen und Hauptgruppenelemente. Walter de Gruyter, Berlin / Boston 2016, ISBN 978-3-11-049585-0, S. 1190 (Leseprobe: Teil A – Grundlagen der Chemie Der Wasserstoff. Google-Buchsuche).