Nachhaltige Systeme auf der Basis von Erdalkalien für die Mehrkomponenten-Kopplungschemie und die Erforschung grundlegender molekularer Berylliumsysteme

• Antragsteller: Dr. Terrance Hadlington, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 523956566

Die Erdalkalimetalle sind in zweierlei Hinsicht von Bedeutung: Die schwereren Elemente, insbesondere Mg und Ca die zwei der am häufigsten auf unserem Planeten vorkommenden Metalle sind, stellen vielversprechende zentrale reaktive Stellen in nachhaltigen katalytischen Systemen dar. Umgekehrt ist die Chemie des leichtesten Erdalkalielements, Be, von allen nicht-radioaktiven Metallen des Periodensystems am wenigsten erforscht, und das trotz seiner einzigartigen Eigenschaften wie dem kleinsten Ionenradius aller Metallionen und der damit einhergehenden starken Polarisierung. Dieses Projekt zielt darauf ab, diese gegensätzlichen Punkte zu untersuchen. Die sehr häufig vorkommenden Elemente Mg und Ca sind Schlüsselkandidaten für die Entwicklung wirklich gutartiger katalytischer Systeme. Bislang wurden diese Elemente in einer Reihe von katalytischen Umwandlungen eingesetzt, hauptsächlich für Additionsreaktionen (z. B. Hydrosilylierung, Hydrierung) an ungesättigten Bindungen (z. B. Imine, Alkene). Unser Ziel ist es, diese Erdalkalimetall-Katalyse auf Mehrkomponenten-Kopplungsreaktionen auszuweiten, die bisher ausschließlich eine Domäne der Übergangsmetalle sind. Durch genau definierte stöchiometrische Reaktivitätsstudien werden wir Alken-Carbonylierungsprozesse entwickeln, die durch Mg und Ca katalysiert werden, umrahmt von Sila- und Bora-Carbonylierungsreaktionen, wobei wir nicht nur einen neuartigen katalytischen Prozess für diese Metalle umsetzen, sondern auch eine bereits seltene Form der Alken-Funktionalisierungschemie erweitern. Darüber hinaus werden wir gleichzeitig die damit zusammenhängende stöchiometrische Chemie von Be entwickeln, um unser Wissen über die Reaktionsfähigkeit der molekularen Spezies dieses besonderen Elements grundlegend zu erweitern. Dabei werden wir uns auf die Reaktivität von Hydrid- und Alkylkomplexen konzentrieren, um eine Grundlage für den Vergleich mit der gut etablierten Chemie der schwereren Elemente der Gruppe 2 und sogar aller Metalle des Periodensystems zu schaffen. Angesichts der faszinierenden Entwicklungen in der niederwertigen Chemie der Metalle der Gruppe 2 in den letzten 15 Jahren wollen wir auch Zugang zu den begehrten BeI-Systemen erhalten und damit ein neues Teilgebiet der Hauptgruppenchemie eröffnen. Insgesamt wird dieses Projekt also sowohl unser grundlegendes Verständnis der Metalle der Gruppe 2 sorgfältig weiterentwickeln als auch eine neue Reihe nachhaltiger Katalysatoren schaffen, mit denen einige der größten synthetischen Herausforderungen, denen wir heute gegenüberstehen, bewältigt werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen