Brückenbindung

Eine Brückenbindung ist eine chemische Bindung, die zwei oder mehr Zentralatome durch einen gemeinsamen Liganden oder durch ein gemeinsames Atom verbindet und so eine Brücke zwischen ihnen schafft. In der Koordinations- und Metallchemie treten Brückenbindungen häufig zwischen zwei Metallzentren auf, können aber auch zwischen Nichtmetallzentren vorkommen. Zu Kennzeichnung wird oft das μ-Notation verwendet (z. B. μ2-Ligand, μ3-Ligand), die angibt, wie viele Metallzentren durch den Liganden verbunden werden.

Typische Brückenliganden sind atomare Brücken wie Oxo (μ2-oxo, μ3-oxo), Hydroxo (μ-OH), Carboxylat, Oxalato, Halide (μ-Cl, μ-Br) und Sulfid. Diese Brücken ligieren an zwei oder mehr Metallzentren, wodurch sich die Geometrie und die Elektronenkonfiguration der gesamten Einheit ändern. Brücken können kovalente Brückenanteile oder überwiegend koordinative Bindungen umfassen; oft besitzen sie sowohl σ- als auch π-Interaktionen zum Metallzentrum.

Brückenbindungen haben wesentliche Auswirkungen auf die Struktur, magnetische Eigenschaften und Reaktivität polynuklearer Komplexe. Sie ermöglichen Dinuklear- und Polynuklearstrukturen, beeinflussen Elektronenaustausch zwischen den Zentralatomen und können die Redox-Eigenschaften modifizieren. In der Biologie spielen Brückenliganden eine zentrale Rolle bei Eisen-Sulfur-Clustern und Metall-Cluster-Reaktionen, die Enzymfunktionen modellieren.

Anwendungen finden sich in der Katalyse, etwa bei Reaktionen mit O-Atomtransfer oder Wasseraufbereitung, in der Entwicklung von Biomimetika, sowie in der Materialchemie für magnetische oder Supraleitungsstrukturen. Das Konzept hilft, die Komplexität von polynuklearen Systemen zu erklären und zu steuern.