Nachhaltige Funktionalisierung von Kohlenwasserstoffen mit Hilfe von unedler Metallkatalyse

• Antragsteller: Dr. Osama El-Sepelgy
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456582392

Die Entdeckung innovativer Technologien zur Minimierung des gesamten Fußabdrucks chemischer Prozesse gehört zu den dringendsten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Ein revolutionärer Ansatz wäre die direkte Funktionalisierung des reichlich vorhandenen Kohlenwasserstoff-Ausgangsstoffen zu hochwertigen Produkten, wobei die Vorfunktionalisierung der Edukte und die Erzeugung von unerwünschtem chemischem Abfall vermieden werden und der Bedarf an spezieller Energie reduziert wird. Industrielle Anwendungen der C-H-Aktivierung sind jedoch nach wie vor selten. Dies ist hauptsächlich auf den Bedarf an teuren Edelmetallkatalysatoren und chemischen Oxidationsmitteln, sowie hoher Reaktionstemperatur und toxischen Lösungsmitteln zurückzuführen. Abgesehen davon, konzentrierten sich die meisten Arbeiten auf die Aktivierung der etwas weniger anspruchsvollen C(sp2)-H-Bindungen, wobei die Funktionalisierung der nicht aktivierten C(sp3)-H-Bindungen unterentwickelt blieb. Im Rahmen unserer Arbeit haben wir hauptsächlich vor, die oben genannten Nachteile durch die Entwicklung einer umweltfreundlichen, allgemein anwendbaren und nachhaltigen katalytischen Methode für die selektive Funktionalisierung aliphatischer CH-Bindungen zu beseitigen. Die vorgeschlagene Vorgehensweise beruht auf die Entdeckung von neuartigen Strategien, wobei innovative Konzepte zum Einsatz kommen, die sich vor allem auf die Anwendung von unedlen Metallkatalysatoren und sichtbarem Licht konzentrieren. Ein Traumprozess wäre die direkte Funktionalisierung von Kohlenwasserstoff-Ausgangsstoffen, die durch einen preiswerten unedlen metallkatalysator bei Raumtemperatur in Abwesenheit von chemischem Oxidationsmittel katalysiert wird. Um die Entwicklung innovativer katalytischer Systeme zu erleichtern, werden alle vorgesehenen Reaktionsmechanismen mit spektroskopischen und theoretischen Methoden gründlich untersucht. Wir sind zuversichtlich, dass die Verwirklichung dieses Ziels, auch wenn es eine große Herausforderung ist, äußerst attraktiv für den Paradigmenwechsel zu zahllosen nachhaltigen industriellen Anwendungen ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen