Vereinigung der Photo- und Übergangsmetallkatalyse in einem modularen, heterogenen Material
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Integration von Photokatalyse mit Übergangsmetallkatalyse nutzt sichtbares Licht als eine unbedenkliche Energiequelle zur Durchführung von Kreuzkupplungsreaktionen, die zu den wichtigsten Werkzeugen im Repertoire des synthetischen Chemikers gehören. In diesen neuartigen Kreuzkupplungsreaktionen wandelt der Photokatalysator sichtbares Licht in chemisches Potential um. Dieses Potential wird an einen Metallkatalysator übertragen, der dieses für die Bildung neuer chemischer Bindungen zwischen zwei Reaktanten nutzt. Typischerweise sind sowohl die Foto- als auch die Metallkatalysatoren in der Reaktionsmischung gelöst, was das Recycling dieser wertvollen Katalysatoren nahezu unmöglich macht. Unser Forschungsvorhaben hatte die Entwicklung bifunktionaler Katalysatoren als Ziel, Dazu planten wir, die Funktionalitäten sowohl der Foto- als auch der Übergangsmetallkatalysatoren in ein heterogenes Materials einzubauen. Inspiriert von farbstoffsensibilisierten Solarzellen (DSSCs) wurde ein modulares Design angestrebt: Wir schlugen vor, die Oberfläche von Metalloxid-Halbleitern, sowohl mit einem Übergangsmetallkatalysator, als auch mit einem Farbstoff zu funktionalisieren um das angestrebte heterogene Katalysatorsystem zu verwirklichen. Unter der Schirmherrschaft dieses DFG-Projekts hat mein Team dieses Konzept erfolgreich realisiert. Wir haben bifunktionale Katalysatormaterialien entwickelt und untersucht, und konnten zeigen, dass dieses Design katalytische Aktivität für Kohlenstoff-Heteroatomund Kohlenstoff-Kohlenstoff Kreuzkupplungen ermöglicht. Obwohl diese Ergebnisse die Machbarkeit unseres Ansatzes verdeutlichten, wurden auch wesentliche Einschränkungen hinsichtlich der Anwendbarkeit unseres Ansatzes identifiziert. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde unser Forschungsvorhaben adaptiert und legte Grundlage für unsere laufenden Bestrebungen im Bereich der Entwicklung von photoaktiven (Makro)liganden für lichtgetriebene Übergangsmetallkatalyse.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Carbon dot/TiO2nanocomposites as photocatalysts for metallaphotocatalytic carbon–heteroatom cross-couplings. Green Chemistry, 23(12), 4524-4530.
Zhao, Zhouxiang; Reischauer, Susanne; Pieber, Bartholomäus & Delbianco, Martina
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Recyclable, Bifunctional Metallaphotocatalysts for C−S Cross‐Coupling Reactions. ChemPhotoChem, 5(8), 716-720.
Reischauer, Susanne & Pieber, Bartholomäus
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Heterogeneous metallaphotoredox catalysis in a continuous-flow packed-bed reactor. Beilstein Journal of Organic Chemistry, 18, 1123-1130.
Hsu, Wei-Hsin; Reischauer, Susanne; Seeberger, Peter H.; Pieber, Bartholomäus & Cambié, Dario
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Intraligand Charge Transfer Enables Visible‐Light‐Mediated Nickel‐Catalyzed Cross‐Coupling Reactions**. Angewandte Chemie, 134(46).
Cavedon, Cristian; Gisbertz, Sebastian; Reischauer, Susanne; Vogl, Sarah; Sperlich, Eric; Burke, John H.; Wallick, Rachel F.; Schrottke, Stefanie; Hsu, Wei‐Hsin; Anghileri, Lucia; Pfeifer, Yannik; Richter, Noah; Teutloff, Christian; Müller‐Werkmeister, Henrike; Cambié, Dario; Seeberger, Peter H.; Vura‐Weis, Josh; van der Veen, Renske M.; Thomas, Arne & Pieber, Bartholomäus
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Modulating the Surface and Photophysical Properties of Carbon Dots to Access Colloidal Photocatalysts for Cross-Couplings. ACS Catalysis, 12(22), 13831-13837.
Zhao, Zhouxiang; Pieber, Bartholomäus & Delbianco, Martina
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A photoactive nickel complex provides evidence for a general Ni(I)/Ni(III) paradigm in cross-coupling catalysis.
Anghileri, Lucia; Baunis, Haralds; Bena, Aleksander R.; Giannoudis, Christos; Burke, John H.; Reischauer, Susanne; Merschjann, Christoph; Wallik, Rachel F.; Simionato, Gianluca; Kovalenko, Sergey; Dell’Amico, Luca; van der Veen, Renske M. & Pieber, Bartholomäus
