Protonenschwamm

Als Protonenschwamm bezeichnet man bestimmte aromatische Diamine, welche ungewöhnlich hohe Basizitätskonstanten besitzen. Diese resultiert daher, dass die eng beieinander stehenden Amingruppen bei einer Mono-Protonierung die destabilisierenden Überlappungen der Stickstoff-Elektronenpaare und die starke sterische Spannung verringern. Die starke N–H–N-Wasserstoffbrücke verringert die sterische Spannung zusätzlich.

Beispiele

Datei:1,8-Bis(N,N-dimethylamino)-naphthalin.svg

1,8-Bis(N,N-dimethylamino)-naphthalin

1,8-Bis(N,N-dimethylamino)-naphthalin wurde 1968 von Roger Alder an der University of Bristol synthetisiert und von Sigma-Aldrich unter dem Handelsnamen Proton Sponge vermarktet.<ref name="Gerson 1971">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref><ref name="Szemik-Hojniak 2001">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> Bei dieser Verbindung handelt es sich um ein Diamin, bei dem die zwei Dimethylaminogruppen sich auf derselben Seite des Arens in peri-Position befinden.

Die korrespondierende Säure der Verbindung hat in wässriger Lösung einen pK_a-Wert von 12,1 und ist eine der stärksten bekannten Aminbasen.<ref name="Gerson 1971"/><ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> Wegen der sterischen Hinderung der Gruppen ist das Molekül ein schwaches Nukleophil. Wegen dieser Kombination von Eigenschaften wird es in der organischen Synthese als hoch-selektive nicht nukleophile Base genutzt.

Andere Beispiele sind:

• 4,5-Bis(dimethylamino)-fluoren
  4,5-Bis(dimethylamino)-fluoren
• 1,8-Bis(hexamethyl­triamino­phosphazenyl)­naphthalin
  1,8-Bis(hexamethyl­triamino­phosphazenyl)­naphthalin

Verwendung

Protonenschwämme dienen in der organischen Synthese zur Deprotonierung organischer Verbindungen. In Niedertemperaturbrennstoffzellen werden sie als Membran eingesetzt.<ref>Universität Stuttgart: Studienarbeit Modelluntersuchungen zu Protonenschwamm-Membranen für Brennstoffzellen</ref>

Literatur

• Heinz A. Staab, Thomas Saupe: „Protonenschwamm“-Verbindungen und die Geometrie von Wasserstoffbrücken: Aromatische Stickstoffbasen mit ungewöhnlicher Basizität. In: Angewandte Chemie. 100, 1988, S. 895–909, {{#invoke:Vorlage:Handle|f|scheme=doi|class=plainlinks|parProblem=Problem|errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Parameter:DOI|errClasses=error editoronly|errHide=1|errNS=0 4 10 100}}.
• Ralph Puchta, Andreas Scheurer: Sind Metalloprotonencryptanden möglich?, Z. Naturforsch., 2010, 65b, 231 – 237. {{#invoke:Vorlage:Handle|f|scheme=doi|class=plainlinks|parProblem=Problem|errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Parameter:DOI|errClasses=error editoronly|errHide=1|errNS=0 4 10 100}}

Einzelnachweise

<references />