TRR 325:
Kontrolle der chemischen Photokatalyse durch Molekülverbände
Fachliche Zuordnung
Chemie
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 444632635
Es ist das Ziel der chemischen Photokatalyse, durch den Einfang von Licht, idealerweise von sichtbarem Licht, neue Strukturen zu kreieren und neuartige Reaktionen zu erschließen. Die dramatische Entwicklung dieses Gebiets in den letzten zehn Jahren hat die organische Synthese verändert. Photoreaktionen ermöglichen die einfache Erzeugung reaktiver Zwischenstufen als Schlüsselkomponenten für die Bildung neuer Bindungen. Die Selektivität und Produktivität photokatalytischer Umwandlungen hängen aber signifikant von der Wechselwirkung zwischen dem Reaktionspartner und der katalytisch aktiven Spezies vor, während und nach der Lichtanregung ab. Für die meisten photokatalytischen und photochemischen Reaktionen sind diese Wechselwirkungen wenig definiert oder sogar unbekannt. Ziel dieses Transregios ist die Entwicklung der nächsten Generation photokatalytischer Systeme für die organische Synthese durch Kontrolle der Wechselwirkungen zwischen dem Katalysator und den Reaktionspartnern. Die Forschungsarbeiten ebnen den Weg für eine breite Anwendung durch Licht initiierter Transformationen als zukünftige Schlüsseltechnologie zur selektiven und effizienten Synthese komplexer Moleküle in akademischer Forschung und industrieller Produktion. Der interdisziplinäre Forschungsansatz kombiniert experimentelle, spektroskopische und computerchemische Verfahren zur Erforschung und Analyse von Katalysator-Substrat Wechselwirkungen mit dem Ziel eines umfassenderen Verständnisses als Grundlage rationaler Reaktionsplanung. Die betrachteten Wechselwirkungen umfassen reversible Koordination und reversible kovalente Bindungen, Wasserstoffbrücken, ionische und dipolare Wechselwirkungen sowie Dispersionskräfte und Solvatation. Die Entwicklung von Photokatalysatoren für die Erzeugung von Brennstoffen, von Materialien für Photovoltaik-Anwendungen und von chemischen Modellen der biologischen Photosynthese sind ausdrücklich kein Teil des Forschungs-programms. Der geplante Transregio baut auf den Erfahrungen einiger Antragsteller aus dem Graduiertenkolleg 1626 „Chemische Photokatalyse“ auf, die in den letzten neun Jahren zur Entwicklung des Forschungsfeldes beigetragen haben. Erweitert wird dieser Kreis um zusätzliche Expertise, die benötigt wird, um die nächste Generation photokatalytischer und photochemischer organischer Synthesereaktionen zu entwickeln.
DFG-Verfahren
Transregios
Laufende Projekte
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A01 - Durch sichtbares Licht initiierte Kupplungsreaktionen über photoanregbare Cu(I)-Substrat Komplexe
(Teilprojektleiter
Reiser, Oliver
)
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A02 - Durch sichtbares Licht initiierte Homolyse (VLIH) von 3d-Metal-Substrat-Komplexen
(Teilprojektleiter
Reiser, Oliver
)
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A03 - Photokatalyse mit reversibel koordinierenden Cer-Komplexen
(Teilprojektleiter
König, Burkhard
)
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A04 - 3d-Metallkomplexe als Photokatalyatoren: Ausnutzung der Katalysator-Substrat-Assemblierung für Reaktivität
(Teilprojektleiter
Wolf, Robert
)
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A05 - Beobachtung und Nutzung kurzlebiger Intermediate in komplexgesteuerten photokatalytischen Prozessen
(Teilprojektleiter
Nürnberger, Patrick
)
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B01 - Chromophor-Aktivierung durch Koordination an eine Lewis-Säure
(Teilprojektleiter
Bach, Thorsten
)
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B02 - Wasserstoffbrücken und Ionenpaare in der enantioselektiven Photochemie
(Teilprojektleiter
Bach, Thorsten
)
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B03 - NMR-spektroskopische Detektion von Brønsted/Lewis Säure-Base Komplexen in der Photocatalyse
(Teilprojektleiterin
Gschwind, Ruth M.
)
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B04 - Ein Photoredox/Lewis-Säure Hybridkatalysator-Entwurf zur kovalenten Aktivierung von Alkenen
(Teilprojektleiter
Breder, Alexander
)
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B05 - Modulation der radikalischen Reaktivität in photokatalytischen Transformationen NHC-aktivierter Substrate
(Teilprojektleiterin
Rehbein, Julia
)
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B06 - Basenvermittelte, oxidative PCET Fernfunktionalisierung
(Teilprojektleiterin
Zeitler, Kirsten
)
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B07 - Photoanregung Reduzierter, Molekularer Flavine und ihr Einsatz in der Katalyse
(Teilprojektleiter
Storch, Golo Trutz Benjamin
)
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B08 - Transiente Absorption auf multiplen Zeitskalen – von ultraschneller Relaxation bis zu Ladungstransferprozessen
(Teilprojektleiter
Hauer, Jürgen
)
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C01 - Durch Vororientierung kontrollierte Reaktivität von reaktiven Zwischenstufen in der Photokatalyse
(Teilprojektleiter
König, Burkhard
)
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C02 - Elektronen Donor/Akzeptor Komplexe in homo- und heterogener Photokatalyse via NMR-Spektroskopie
(Teilprojektleiterin
Gschwind, Ruth M.
)
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C03 - Photochemische Polyenzyklisierungen in mikroheterogener, fluorierter Umgebung
(Teilprojektleiterin
Gulder, Tanja
)
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C05 - Umgebungseffekte in der Dynamik angeregter Zustände: Quantenchemische Einblicke und Benchmarks
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Ochsenfeld, Christian
;
de Vivie-Riedle, Regina
)
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C06 - Erweiterung des enzymatischen Photoredox-Repertoires durch PQQ-abhängige Dehydrogenasen
(Teilprojektleiterin
Zeymer, Cathleen
)
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MGK - Integriertes Graduiertenkolleg
(Teilprojektleiter
König, Burkhard
)
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Z - Zentrales Verwaltungsprojekt
(Teilprojektleiter
Bach, Thorsten
)