Diversifizierung in der Al(I)-Chemie: von neuen Al(I)-Startmaterialien zu neuartigen elektronischen Strukturen von Aluminium-Komplexen in niedrigen Redox-Zuständen

• Antragsteller: Professor Dr. Philipp Dabringhaus
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 583382217

Das Vorhaben beschäftigt sich mit der Diversifizierung von Al(I)-Verbindungen und der Entwicklung einer neuen Klasse an Aluminium-Ambiphilen für die kontrollierte Aktivierung von kleinen Molekülen. Das langfristige Ziel ist die Entwicklung von Redox-Katalysatoren auf Basis von Aluminium-Komplexen sowie das detaillierte Verständnis ihrer Reaktivität. Am Start des Projektes wird die Synthese von einfach zugänglichen Startmaterialien für Al(I)-Komplexe untersucht. In diesen Verbindungen sollen einfache Al(I)-Salze (z. Bsp. Halogenide) mit schwach bindenden Liganden stabilisiert werden, was einen einfachen Austausch durch starke Liganden und die in situ Synthese von hochreaktiven Komplexen ermöglichen soll. Vielversprechende Liganden sind Kronenether, Anthrazen oder kleine Amine und Phosphine. Die erfolgreiche Synthese der Al(I)-Startmaterialien wird eine vielfältige Folgechemie ermöglichen. Die neuartigen Startmaterialien sollen im nächsten Schritt zur Synthese von Al-Komplexen mit Pinzetten-Liganden genutzt werden, welche eine neuartige elektronische Struktur aufweisen. In diesen Komplexen ist das p-Orbital am Al-Atom in das konjugierte pi-System des redox-nicht-unschuldigen Liganden integriert. Zusätzlich ermöglicht eine freie Koordinationsstelle am Al eine metallzentrierte Lewis-Azidität. Dadurch ergibt sich eine ambiphile Reaktivität am Metall, in welcher der nukleophile Charakter durch den Liganden gesteuert werden kann. Diese neuartige elektronische Situation für Al-Komplexe kann als inverse Carben-Struktur betrachtet werden. DFT-Rechnungen zeigen eine einzigartige Koordinationschemie und den Zugang zu stabilen CO-, Alken- und Alkin-Komplexen. Die Redox-Aktivität der T-förmigen Al-Komplexe in Ein- und Zweielektronen-Transferreaktionen und der Aktivierung kleiner Moleküle soll untersucht werden. Reversible Substrat-Aktivierungen sollen durch nachträgliche Oxidationen des Ligandenrückgrats oder Koordination von spezifischen Gruppen im Liganden-Rückgrat ermöglicht werden. Insgesamt soll die Reaktivität der neuen Komplexe in den einzelnen Elementar-Schritten von Redox-Zyklen untersucht werden. Die detaillierten Reaktivitätsstudien stellen essenzielle Puzzle-Teile für das Design von geschlossenen Redox-Zyklen mit Al-Komplexen dar.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen