Multinukleare Platformen mit redoxaktiven Liganden – Synthese & Reaktivitätsstudien

• Antragsteller: Professor Dr. Jarl Ivar van der Vlugt
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 570083135

Die metallorganische und die Koordinationschemie sind die Säulen der homogenen Katalyse. Die derzeitigen Prinzipien für synthetische Katalysatoren beruhen häufig auf einkernigen Konstruktionen und metallzentrierter Reaktivität. Viele Metalloenzymen daentgegen kombinieren und nutzen multinukleare Reaktionszentren in Kombination mit reaktiven Ligandensphären, wodurch sie im Vergleich zu einkernigen Komplexen eine viel breitere Palette an Reaktivität bieten. Die Konstruktion molekularer multimetallischer Architekturen ist ein sehr dynamisches Gebiet, das verschiedene Strategien umfasst, darunter auch Möglichkeiten des synthetischen Zugangs zu heterobimetallischen Spezies. Die kontrollierte Abstimmung von Metall-Metall-Wechselwirkungen (d. h. Bindung, elektronische Kommunikation oder kooperative Reaktivität) zur selektiven Substrataktivierung stellt jedoch eine Herausforderung dar, da sie häufig mit der Metall-Liganden-Bindung konkurrieren. Darüber hinaus verwenden viele der Systeme, die eine Stabilisierung der Metall-Metall-Wechselwirkungen ermöglicht haben, sterisch belastende Liganden, die für eine anschließende (katalytische) Reaktivität schlecht geeignet sind. Ligandenzentrierte Reaktivität kann diese Dichotomie mildern. Redoxaktive Liganden sind organische Gerüste, die reversibel zwischen mindestens zwei wohldefinierten Redoxzuständen hin- und herwechseln können. Dieses DFG-Projekt wird eine aktuelle Wissenslücke schließen, indem es synthetische Wege erforscht, um den erweiterten chemischen Raum zu erschließen und zu nutzen, der verfügbar wird, wenn Metall-Metall-Kooperativität und ligandenzentrierte Redox-Aktivität in wohldefinierten homo- und heteromultinuklearen Architekturen kombiniert werden. Die Abstimmung der elektronischen Kommunikation und des chemischen Zusammenspiels zwischen zwei verschiedenen Metallzentren durch kontrollierten Liganden-Redoxwechsel und die damit verbundene Änderung der Reaktivität solcher bimetallischen Spezies sind bisher wenig erforschte Strategien. In diesem Vorschlag werden mehrere Fragen bezüglich des Potenzials und der Reichweite dieser Methodik zur selektiven Substrataktivierung und Reaktivität behandelt. Eine Reihe gut definierter zwei- und dreikerniger heterobimetallische Komplexe wird synthetisiert und charakterisiert, ihre stöchiometrische Chemie erforscht und ihre Redox-abstimmbare katalytische Kompetenz für radikalische C-N-Bindungsbildung und C-C-Bindungs-Kopplungsreaktionen befragt. Die ligandenzentrierte Reaktivität innerhalb verschiedener Arten von mehrkernigen Komplexen wird Möglichkeiten bieten, die über die bekannte (organometallische) Chemie von einkernigen späten Übergangsmetallen und ihre heutigen Konzepte zur stöchiometrischen oder katalytischen Bildung von chemischen Bindungen hinausgehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen