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Projekt
Verhindern und Verstehen von Autooxidation und Nebenreaktionen und Bereitstellen einer erweiterten Koordinationssphäre: Immobilisierte hochvalente Eisenkomplexe für die C-H Aktivierung
Antragstellerin
Professorin Dr. Lena Daumann
Fachliche Zuordnung
Biologische und Biomimetische Chemie
Förderung
Förderung seit 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445916766
Mechanistische Studien und ein Verständnis von sowohl immobilisierten als auch freien FeIV=O- und FeIII-OH-Komplexen gegenüber C-H-Bindungsaktivierung, um die Entwicklung von Oxidationskatalysatoren voranzutreiben, die in einer Vielzahl von Transformationen eingesetzt werden können, ist eines der Hauptziele dieses Projekts. Verschiedene Trägermaterialien werden auf ihre Fähigkeit untersucht, Desaktivierung zu minimieren und die Reaktivität der Komplexe zu erhöhen. Zusammen mit direkten Ligandenmodifikationen bieten diese immobilisierten Katalysatoren einen einfachen Zugang zur elektronischen und sterischen Feinabstimmung. Darüber hinaus soll die Bibliothek der Substrate erweitert werden, um Anwendungen der Komplexe weiterzuentwickeln und ungewöhnliche α-KG/Eisen-abhängige Enzymmechanismen zu entschlüsseln. Konkret wollen wir gemeinsam mit den Experten in diesem FOR die folgenden Fragen beantworten: Welche Bedeutung hat die Komproportionierung der FeIV- und FeII-Spezies? Dazu werden wir Stopped-Flow- und ESI-MS-Techniken sowie Mössbauer-Spektroskopie einsetzen, um uns einen Einblick in die Fe-Spezies zu verschiedenen Zeitpunkten in Lösung zu verschaffen. Darüber hinaus werden die computerchemischen Berechnungen der beteiligten Strukturen, Übergangszustände und Zwischenstufen unser Verständnis dieser Reaktionen vertiefen. Zweitens werden wir untersuchen, wie relevant die FeIII-OH-Spezies für biomimetische Substratoxidationen sind und wie Modellstudien Licht auf die Mechanismen von HMS-, HPDL- und HPPD-Enzymen werfen können. Wir werden daher die Reaktivität sowohl der Fe(III)-Hydroxido- als auch der Fe(IV)-Oxido-Spezies gegenüber einer Reihe von biologisch relevanten Substraten untersuchen. Drittens werden wir untersuchen, wie verschiedene Trägermaterialien eine erweiterte Koordinationssphäre imitieren, und ob diese die Reaktivität im Vergleich zu den homogenen Modellkomplexen verändern. Der Vergleich der Aktivität und des Substratspektrums von immobilisierten und freien Komplexen wird zum Verständnis der Bedeutung einer erweiterten Koordinationssphäre führen. Die Vision dieses Projekts ist es, nicht nur unser Verständnis der Reaktivitäten verschiedener Eisenspezies zu verbessern, sondern auch gezielt Katalysatoren zu entwickeln, die weniger Nebenreaktionen zeigen, spezifischer sind und auf ein bestimmtes Ergebnis abgestimmt werden können. Konkret geht es in diesem Projekt darum, biologisch, synthetisch oder industriell interessante oxidative Transformationen zu ermöglichen. Dies kann nur erreicht werden, wenn die Komplexe vollständig verstanden sind und ihre Abstimmbarkeit nachgewiesen wurde.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
