GRK 2620:  Ionenpaareffekte in molekularer Reaktivität

• Fachliche Zuordnung: Molekülchemie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426795949

Ionenpaare sind in der Chemie allgegenwärtig, da jede heterolytische Reaktion und viele Einelektronenübertragungen Ionenpaare erzeugen. Des Weiteren bietet die elektrostatische Anziehung zwischen Gegenionen die stärksten Wechselwirkungsenergien aller zwischenmolekularen Kräfte, was in allen chemischen Disziplinen genutzt wird. Viele berühmte metallorganische Reagenzien sowie ganze Klassen von anorganischen Clustern sind Ionenpaare. Auch die Iminium- und Ionenpaar-Katalyse hat sich zu einem wichtigen Thema entwickelt. Jedoch bleibt die Vorhersage von Grundzustandsstrukturen, Zwischenstufen und Übergangszuständen von Ionenpaaren in Lösung eine Herausforderung. Zudem bilden Ionenpaare häufig Aggregate mit flexiblen Strukturen und diametralen Reaktivitäten. Daher ist der experimentelle Zugang zu Ionenpaarstrukturen und deren Reaktivitäten in Lösung sehr anspruchsvoll. Theoretische Berechnungen können diese nur schwierig vorhersagen und in Synthese oder Katalyse wird der Einfluss von Ionenpaaraggregaten oft übersehen. Die erste Phase des GRK konzentrierte sich auf die Bildung von Ionenpaaren, ihre Strukturen und Reaktivitäten. Bei allen Forschungsprojekten basierten die faszinierendsten und überraschendsten Ergebnisse auf Ionenpaaraggregaten, die größer waren als ein einzelnes Ionenpaar. Daher sollen nun die Strukturen solcher Ionenpaar-Aggregate, die Mechanismen für außergewöhnliche Reaktivitäten und Selektivitäten, die Vorhersage und das Design neuer Aggregate sowie der Transfer zu Synthese und Katalyse im Mittelpunkt der Fortsetzungsperiode stehen. Gleichzeitig war die Detektion, Struktur- und Reaktivitätsanalyse dieser Ionenaggregate selbst mit unserem Methodenspektrum sehr herausfordernd. Deshalb beziehen wir nun Hochdrucktechniken und Kryo-MS sowie maschinelles Lernen mit ein. Die in diesem GRK vertretenen chemischen Disziplinen bieten komplementäre Perspektiven, Methoden und Konzepte zur Untersuchung von Ionenaggregaten. Die grundlegenden physikalischen Wechselwirkungen sind jedoch die gleichen. Daher werden in diesem Graduiertenkolleg Ionenpaaraggregate aus verschiedenen chemischen Bereichen von einem interdisziplinären Team aus Spektroskopikern, Theoretikern und synthetischen Chemikern aus der organischen, anorganischen, theoretischen und physikalischen Chemie sowie einer Spezialistin für maschinelles Lernen untersucht, um einen maximalen Transfer von Konzepten zu erreichen. Qualifizierungsmaßnahmen auf der Ebene der einzelnen Studierenden, der Projektteams und der Graduiertenkollegs sorgen für hoch anspruchsvolle wissenschaftliche Projekte und eine breite und interdisziplinäre Ausbildung der Doktoranden. Insgesamt besteht die Vision der neuen Periode des GRK darin, die besonderen Reaktivitäten und Selektivitäten von Ionenpaar-Aggregaten zu analysieren, zu nutzen, vorherzusagen und zu entwerfen, um ihr volles Potenzial in der Synthese und Katalyse zu erschließen, sowie eine exzellente interdisziplinäre Doktorandenausbildung zu bieten.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Universität Regensburg
• Beteiligte Institution: Ludwig-Maximilians-Universität München
• Sprecherin: Professorin Dr. Ruth M. Gschwind
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professorin Dr. Merle Behr; Professor Dr. Dominik Horinek; Professorin Dr. Ivana Ivanovic-Burmazovic; Professor Dr. Burkhard König; Professor Dr. Patrick Nürnberger; Professorin Dr. Julia Rehbein; Professor Dr. Marcel Schorpp; Professor Dr. Robert Wolf; Professor Dr. Hendrik Zipse