Hauptgruppenelementverbindungen mit mehreren Reaktionszentren - Systeme zwischen Kooperativität, Synergie und Emergenz

• Antragsteller: Professor Dr. Robert Kretschmer, seit 4/2019
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 358651443

Katalyse ist eine der leistungsfähigsten Strategien, um konventionelle und alternative Ressourcen sowohl ökologisch als auch ökonomisch nachhaltig in chemisch relevante Stoffe umzuwandeln. Die gegenwärtig verwendeten Industriekatalysatoren basieren jedoch nahezu ausschließlich auf seltenen (und somit teuren) Übergangsmetallen, die zudem (öko)toxikologischen Anforderungen nicht immer genügen. Es besteht daher Bedarf an Konzepten, die besser verfügbare und umweltfreundliche Hauptgruppenelemente als aktive Zentren vorsehen. Mechanistische Szenarien der Übergangsmetallkatalyse lassen sich allerdings nicht vollumfänglich auf die Katalyse mit Hauptgruppenelementverbindungen übertragen, weshalb die in der Katalyse höchst relevante Sequenz aus oxidativer Addition und reduktiver Eliminierung für Hauptgruppenelementverbindungen bislang nicht realisiert werden konnte. Die Entwicklung neuer Methoden zur Aktivierung und katalytischen Funktionalisierung kleiner Moleküle sowie chemisch inerter Bindungen ist deshalb von großer Bedeutung und soll im Rahmen des Projektes für mehrkernige Hauptgruppenelementverbindungen untersucht werden. Im Fokus der Studien stehen kooperative und emergente Effekte, die sich ergeben, wenn zwei (oder mehr) aktive Zentren durch ein entsprechendes Ligandgerüst in räumliche Nähe zueinander gebracht werden. Kooperativität (bzw. Synergie) beschreibt die gesteigerte Aktivität eine multi-site Katalysators im Vergleich zu einer equivalenten Mischung von single-site Katalysatoren. Emergente Effekte sind darüber hinaus irreduzibel, d. h. die chemischen Umwandlungen können nicht mit single-site Katalysatoren realisiert werden. Das primäre Ziel des Projektes ist nicht der unmittelbare Ersatz für Übergangsmetallkatalysatoren, sondern die Entwicklung neuer Konzepte zur Bindungsaktivierung durch mehrkernige Hauptgruppenelementverbindungen basierend auf Aluminium, Calcium, Gallium, Germanium, Magnesium, Silicium und Zinn.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Großgeräte: in situ IR Spectrometer
• Gerätegruppe: 1820 Nah-Infrarot-Spektralphotometer