Neue Einblicke in grundlegende Strukturen von Eis mit Aminen
In unserer Veröffentlichung wurden Hydrate von einfachen tertiären Aminen (Chinuclidin und Tetramethylethylendiamin [TMEDA]) mit unterschiedlichen Wassergehalten in ihrer Festkörperstruktur isoliert und untersucht. Durch gezielte Variation des stöchiometrischen Verhältnisses zwischen Amin und Wasser konnten jeweils Hydrate im Festkörper mit geringem sowie hohem Wassergehalt synthetisch zugänglich gemacht werden. Die Strukturen reichen von einfachen Monohydraten bis hin zu seltenen höher hydratisierten ausgedehnten Wasserstoffbrückennetzwerken. Dabei korreliert die Ordnung der Wassermoleküle im Kristall mit dem Wassergehalt: Im Monohydrat (TMEDA·H₂O) verbinden einzelne Wassermoleküle Aminreste zu linearen Ketten. Di‑ und Trihydrate von Chinuclidin bilden zweidimensionale Wasserstoffbrücken, während das TMEDA-Heptahydrat ein voll ausgebildetes dreidimensionales Netzwerk von H₂O‑Molekülen mit darin eingeschlossenem Amin zeigt.
Hohe Datenqualität und eine rigide Festkörperstruktur ohne Fehlordnungen ermöglichten vertiefende Studien mittels „Hirshfeld-Atom-Refinement“ – ein Verfeinerungsansatz mit asphärischen Streufaktoren, der tiefe Einblicke in die Natur und Geometrie der Wasserstoffbrückennetzwerke erlaubte. Dabei konnten die Charakteristika der Wasserstoffbrücken mit dieser Verfeinerung nachgebildet und deren Unterschiede herausgestellt werden.
Unter Nutzung moderner Kristallstrukturanalyseverfahren liefert unsere Arbeit ein vertiefendes Verständnis zum strukturellen Aufbau, der Dimensionalität und der Wasserstoffbrücken-Bindungssituation von Wasserstrukturen mit tertiären Aminen.
Crystal Structures of Water and Tertiary Amines: Hydrates or Ice with a Twist?
A. Schmidt, M. Schöler, T. Szidat, F. Otte, U. Englert*, C. Strohmann* Cryst. Growth Des. 2025, 25, 3644–3653.