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Lexikon der Chemie: Clusterverbindungen

Clusterverbindungen (engl. cluster "Haufen"), Gruppen von drei oder mehr Übergangsmetall- oder Hauptgruppenelementatomen, von denen jedes an mindestens zwei andere Atome chemisch gebunden ist, wobei die Ecken der dabei ausgebildeten Polyeder durch Nichtmetall- oder ligandenumgebene Übergangsmetallatome besetzt werden. Nichtmetall-Cluster (Nichtmetall-Käfigstrukturen) sind z. B. das tetraedrische P4-Molekül, quadratisch-pyramidale bzw. trigonal-bipyramidale Borane (B5H9) oder Carbaborane (B3C2H5) und oktaedrische Verbindungen wie B6H62-. 12-Atom-Cluster spielen eine beherrschende Rolle in der Borchemie. So treten Bor-Ikosaeder in allen Formen des elementaren Bors, in B12H122- sowie in Carbaboranen des Typs B10C2H12 auf. Beispiele für Übergangsmetall-Cluster finden sich bei Halogeniden und Chalkogeniden niederwertiger 4d- und 5d-Metalle, Mehrkerncarbonylen und deren Derivaten sowie ligandenumhüllten "closed shell"-Systemen des Typs MxLyXz (z. B. Au55[P(C6H5)3]12Cl6, die als ligandenstabilisierte Ausschnitte aus Metallgittern aufgefaßt werden können. Vertreter der Drei-, Vier- und Fünfeck-Cluster sind Rhenium(III)-chlorid Re3Cl9, das tetraedrische Co4(CO)12, Fe3(CO)9S3 (quadratisch-pyramidal) und Os5(CO)15 (trigonal-bipyramidal). Besonders zahlreich sind oktaedrische Übergangsmetall-Cluster wie die Metallcarbonyle M6(CO)16 (M = Co, Rh, Ir) sowie Metallhalogenide der Typen [M6X12]X2 (M = Nb, Ta) und [M6X8]X4 (M = Mo, W). C. spielen eine wichtige Rolle als Modellsysteme zum Studium der Mechanismen bei der heterogenen Katalyse und finden auch als Katalysatoren Anwendung.

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