Frustrierte Lewis Paare auf Basis von Polymethylenphosphinen

• Antragsteller: Dr. Kurt F. Hoffmann
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 539438668

In den vergangenen Jahren wurde das Konzept der frustrierten Lewis-Paare (FLPs) tiefgehend untersucht und es findet vielseitige Anwendungen, beispielsweise in katalytischen, metallfreien Hydrierungsreaktionen oder zur Aktivierung kleiner Moleküle. Jedoch gibt es noch einige Herausforderungen, wie die Empfindlichkeit solcher Verbindungen gegenüber Feuchtigkeit und Luft, was den Umgang mit solchen Systemen bisher noch erschwert. Der Wechsel von monomeren Verbindungen auf polymere Varianten dieser FLPs könnte hierbei Abhilfe schaffen und eine erhöhte Stabilität und Wiederverwendbarkeit erzielen. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es daher, auf Basis von Lewis-basischen Polymethylenphosphinen (PMPs) neuartige polymere FLPs zu entwickeln und diese auf ihr mögliches Potential im Hinblick auf die Aktivierung kleiner Moleküle und katalytischen Eigenschaften zu untersuchen. Bei diesen PMPs handelt es sich anorganische Polymere, in denen Lewis-basische Phosphor-Zentren im Rückgrat des Polymers vorhanden sind. Da eine Vielzahl von möglichen Substitutionsmustern der PMPs denkbar ist und diese einen Einfluss auf deren Reaktivität besitzen, werden zunächst monomere Modell-Verbindungen herangezogen, welche die chemische Umgebung der polymeren Phosphine imitieren. Dies ermöglicht eine unkomplizierte Selektion von vielversprechenden PMP-Derivaten für die folgende Synthese der polymeren Lewis-Basen. Nach erfolgreicher Synthese der unterschiedlichen PMPs, sollen diese nun in Kombination mit verschiedenen Lewis-Säuren und unterschiedlichen Substraten auf eine potentielle FLP-Reaktivität untersucht werden. Dabei sollen neue Eigenschaften und Reaktivitätsunterschiede (z.B. Hydrolysestabilität) im Vergleich zu ihren monomeren Analoga herausgearbeitet werden. Weitere Vorteile, welche die polymeren FLPs bieten könnten sind eine mögliche Wiederverwendbarkeit durch Einsatz von Block-Copolymeren oder das Erreichen einer anderen Selektivität in Folgereaktionen aufgrund von kooperativen Effekten. Um das Potential der polymeren FLPs zu untersuchen, sollen neben den typischen Substraten wie molekularen Wasserstoff oder Kohlenstoffdioxid auch fluorierte Kohlenwasserstoffe untersucht werden, um C-F Aktivierungsreaktionen mit den erhaltenen Verbindungen durchzuführen. Die Kombination von FLP-Chemie mit polymeren Strukturen ist immer noch ein weitgehend unerforschtes Feld, welche allerdings in der Lage sein könnten, wesentliche Schwachstellen von monomeren FLPs im Hinblick auf Stabilität, Selektivität oder katalytische Leistung zu überwinden und gänzlich neue polymerspezifische Eigenschaften hervorzubringen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeber: Professor Dr. Derek Gates