Aktivierung von Distickstoffmonoxid durch Heterobimetallische frustrierte Lewis-Paare

• Antragsteller: Dr. Robin Sievers
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 581395070

Distickstoffmonoxid (N2O) ist ein potentes Treibhausgas mit einer atmosphärischen Lebensdauer von über einem Jahrhundert und einem Treibhauspotenzial, welches nahezu 300-mal höher ist als das von CO2. Obwohl die thermodynamisch begünstigte Umwandlung zu umweltfreundlichem Stickstoff (N2) durch Sauerstoff -Übertragung grundsätzlich möglich ist, verhindert bislang die hohe kinetische Stabilität von N2O dessen effektive Nutzung als nachhaltiges Oxidationsmittel. Aktuelle Ansätze zur Aktivierung von N2O basieren entweder auf heterogenen Katalysatoren unter harschen Reaktionsbedingungen oder auf monometallischen homogenen Systemen mit begrenzter Effizienz und lassen einen dringenden Bedarf an neuen Strategien erkennen. Die Natur zeigt das Potenzial kooperativer, multimetallischer Synergien am Beispiel der kupferhaltigen Distickstoffmonoxid-Reduktase. Inspiriert davon verfolgt das Projekt NOVA-FLP einen konzeptionell neuen Ansatz zur Aktivierung von N2O: Kupferbasierte, heterobimetallische Frustrierte Lewis-Paare (FLPs), bestehend aus zwei Übergangsmetallen. Dabei sollen Lewis-saure Cu(I)-Fragmente mit sterisch anspruchsvollen und fluorierten Terphenyl- bzw. Biphenylphosphinliganden, in Kombination mit metallischen Lewis-Basen, basierend auf verfügbaren Metallen wie Eisen oder Nickel eingesetzt werden. Diese kooperativen Systeme sind ideal für eine „Push-Pull“-Aktivierung von N2O geeignet. Die stark polarisierten und neuartigen Cu-FLP-Systeme sollen die kinetischen Barrieren der N2O-Aktivierung überwinden und durch gezielte Einstellung der Oxophilie des Kupfers den katalytischen Umsatz ermöglichen. Vorläufige stöchiometrische Untersuchungen werden mechanistische Einblicke liefern, während die katalytischen Anwendungen sowohl auf die reduktive Zersetzung von N2O als auch auf dessen Nutzung als Sauerstoff-Donor zur C–O-Bindungsbildung abzielen – unter anderem für die anspruchsvolle Umsetzung von Benzol zu Phenol. Durch die Einstellbarkeit von FLPs in Kombination mit der kooperativen Wirkung bimetallischer Systeme soll dieses Projekt nicht nur zur Minderung von N₂O-Emissionen beitragen, sondern Distickstoffmonoxid als wertvolles Reagenz in die grüne Oxidationschemie einführen. Die erwarteten Erfolge könnten die Rolle von N₂O grundlegend verändern – von einer ökologischen Belastung hin zu einem Träger nachhaltiger Katalyse.

• DFG-Verfahren: Stipendium
• Internationaler Bezug: Spanien
• Gastgeber: Dr. Jesús Campos