Übergangsmetallkomplexe mit P–N(Imido)–P Pincer Liganden zur Aktivierung kleiner Moleküle

• Antragsteller: Dr. Florian Loose
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 361827299

Die katalytische Aktivierung kleiner Moleküle in Kombination mit der Aktivierung und Spaltung insbesondere von Element–H Bindungen ist eine wichtige Herausforderung der Chemie. In diesem Zusammenhang sind Prinzipien der Metallorganik und Koordinationschemie besonders gefordert. Im geplanten Projekt sollen Übergansmetallkomplexe mit chelatisierenden Pincer-Liganden, die allgemein eine hohe kinetische und thermodynamische Stabilität der entsprechenden Metallkomplexe sicherstellen, entwickelt werden. Eine produktive Metall-Ligand-Kooperation und somit eine hohe Aktivität von Pincer-Komplexen in Element–H Aktivierungen kann durch den Einbau von Funktionalitäten erfolgen, die in der Lage sind Protonen oder Wasserstoffatome aufzunehmen, zu speichern und im Bedarfsfall gezielt wieder abzugeben. Um eine solche produktive Metall-Ligand-Kooperation mit dem trans-Einfluss starker Donoren zu kombinieren wurden P–C(Carben)–P Komplexe entwickelt. Allerdings gelingt deren Synthese bislang nur im mg-Maßstab. Zusätzlich verhindern Deaktivierungsprozesse bislang eine katalytische Nutzung. Das antragsgemäß vorgestellte System verfolgt einen neuen Ansatz, indem chelatisierende Phosphor-Donoren mit Imido-Funktionalitäten kombiniert werden. Für die Nutzung eines Imido-Restes als Haftatom sollen neuartige Liganden der allgemeinen Formel :N-CH(~PR2)2 entwickelt werden. Mittels des somit veränderten Aufbaus der Chelatringe soll eine subtile Abstimmung der Donoreigenschaften der N- und P-Zentren erreicht werden. Solche optimierten P–N(Imido)–P Liganden sollen sowohl an frühe als auch späte Übergansmetallzentren koordiniert werde. Dieses präparative Konzept lässt eine deutliche Erweiterung der nutzbaren Substitutionsmuster sowie der möglichen Synthesestrategien zu P–N(Imido)–P Komplexen zu. Der Syntheseweg zu solchen P–N(Imido)–P Komplexen via N–H Aktivierung sollte moderate Reaktionsbedingungen erlauben. Zusätzlich zur Synthese von Übergangsmetallkomplexen mit P–N(Imido)–P Liganden steht deren Charakterisierung im Fokus dieses Projekts. Zu diesem Zweck kommen IR-, NMR-, und ESR-spektroskopische Methoden ebenso wie die Massenspektrometrie und die Einkristallstrukturanalytik zum Einsatz. Die aus der spektroskopischen und strukturellen Charakterisierung von P–N(Imido)–P Komplexen erhaltenen Erkenntnisse werden durch Reaktivitätsstudien ergänzt. Die Umsetzung von P–N(Imido)–P Komplexen mit CO erlaubt eine detaillierte Untersuchung der Natur der M=N Bindung hinsichtlich des vorliegenden Bindungsgrades, indem das CO Molekül als trans-orientierter Indikatorligand genutzt wird. Anwendungen von P–N(Imido)–P Komplexen sind ein weiterer zentraler Aspekt dieses Projekts. Zunächst sollen Testreaktionen mit Aminen, terminalen Alkinen und Diwasserstoff zeigen, dass P–N(Imido)–P Komplexe in der Lage sind Element–H Bindungen zu aktivieren. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden anschließend zur Entwicklung von Anwendungen von P–N(Imido)–P Komplexen in der homogenen Katalyse genutzt.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Paul J. Chirik, Ph.D.