Sonderforschungsbereich für Spitzenforschung in Chemie und Physik

Projektbereich B: Synthese und Katalyse

B1: Fink

Quantenchemische Untersuchungen zur Rolle verschiedener Metallatome in Übergangsmetall-katalysierten Reaktionen

Das Projekt B1 hat zwei Teilbereiche. Zum einen dient es der Koordination und der Unterstützung der in den anderen B-Projekten durchgeführten quantenchemischen Rechnungen. Hier hat das Projekt B1 beratende Funktion. Das eigentliche Ziel ist die Aufklärung der Rolle der verschiedenen Metallzentren in Übergangsmetall-katalysierten Reaktionen. Die Metallatome sollen systematisch variiert und die Bindungsverhältnisse analysiert werden. Besonders interessant ist der Einfluss der offenen d-Schalen (f-Schalen). Um diesen zu untersuchen, werden vereinfachte Modellsysteme mit genauen Wellenfunktions-basierten Verfahren berechnet.

 

B2: Bräse/Thiel

Heterodinukleare Komplexe mit elektronenreichen Übergangsmetallen und harten Lewis-Säuren

Die Interaktion später, elektronenreicher Übergangsmetalle und harter Lewis-Säuren, die sich in 3MET-Komplexen in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander befinden, ist für katalytische Reaktionen kaum untersucht. Voraussetzung hierfür ist, dass Liganden synthetisiert werden, mit deren Hilfe die Metallzentren in eine definierte strukturelle Beziehung zueinander gebracht werden. Ziel des Projektes ist die Synthese und Charakterisierung von 3MET-Komplexen, die sowohl ein elektronenreiches, spätes als auch ein elektronenarmes, frühes Übergangsmetall- oder Lanthanidion enthalten sowie die Untersuchung der Kooperation dieser Metallzentren in der Katalyse.

 

B3: Roesky

Homodinukleare Komplexe der Lanthanoide und heterodinukleare Lanthanoid-d-Metall-Komplexe

Ziel des Vorhabens ist die Synthese von bimetallischen Komplexen als Homogenkatalysatoren für C-C-Mehrfachbindungstransformationen. Im Wesentlichen soll dabei die katalytische Hydroaminierung betrachtet werden, wobei andere Transformationen, wie z.B. die katalytische Hydrosilylierung, ebenfalls mittelfristig von Interesse sind. Als Zielkomplexe sollen zunächst homodinukleare Komplexe der Lanthanoide dargestellt werden. In einer weiteren Phase möchten wir heterodinukleare Lanthanoid-Platinmetall-Komplexe und Lanthanoid-3d-Metall-Komplexe synthetisieren. Als Ligandenrückgrat sollen im Wesentlichen polyzyklische Aromatengerüste dienen.

 

B4: Breher

Zwei- und dreikernige Übergangsmetallkomplexe mit mehrzähnigen Liganden und ihre Anwendung in der Homogenkatalyse

Ziel des Vorhabens ist die Synthese von zwei- und dreikernigen Übergangsmetallkomplexen und ihre Anwendung in der homogenen Katalyse. Zum gezielten Aufbau von Komplexen mit und ohne direkter M-M-Bindung und zur systematischen Modifizierung der Metall-Metall-Abstände bzw. -Kombination sowie der elektronischen Wechselwirkungen zwischen den Metallen werden „maßgeschneiderte“ Chelatliganden eingesetzt. In den Studien zur Katalyse werden primär

C-C-Knüpfungs- und Hydroaminierungsreaktionen mit späten Übergangsmetallen bearbeitet, wobei insbesondere die gezielte Variation der Metalle, die Feinabstimmung der elektronischen Eigenschaften und die Aufklärung von Einzel- und Zwischenschritten im Vordergrund stehen.

 

B5: Paradies (bis 2015, jetzt U Paderborn)

Bimetallische Systeme für C-C und C-X Bindungsknüpfungsreaktionen

Das Ziel des Projektes ist die Synthese von heterobimetallischen Komplexen und deren Anwen-dung in katalysierten C-C- und C-X-Bindungsknüpfungsreaktionen. Hier sollen gezielt Hydroaminierungs- und Sonogashira-Kreuzkupplungsreaktionen untersucht werden. Bimetallische Komplexe, welche für diese Reaktionen in Frage kommen, basieren auf den Metallkombinationen Gold/Zink oder Gold/Lanthanoid und Palladium/Kupfer oder Nickel/Kupfer. Der räumliche Abstand der beiden Metallatome wird durch einen starren [2.2]Paracyclophanliganden moduliert. Für die selektive Komplexbildung werden die unter-schiedlichen Donoraffinitäten der Metalle ausgenutzt.

B6: Gooßen/Niedner-Schatteburg (bis 2018)

Mechanistische Studien von bimetallisch katalysierten Reaktionen: Hydroaminierungen und Sonogashira-Kupplungen

Ziel dieses Teilprojektes ist es, die Kooperativität von Metallzentren in bimetallisch homogenkatalysierten Reaktionen zu untersuchen. Dabei sollen anhand von spektroskopischen Untersuchungen (ESI-MS, NMR, IR) und Modellstudien der Nachweis für die Vermutung erbracht werden, dass definierte bimetallische Intermediate eine wichtige Rolle in Reaktionen spielen, für die traditionell ein direkter Ligandenaustausch zwischen Metallen formuliert wird. Als Modellreaktionen sollen Sonogashira-Kupplungen und decarboxylierenden Kreuzkupplungen (Pd und Ag bzw. Cu) sowie Hydroaminierungen von Mehrfachbindungen (Lanthanoide und Ru), untersucht werden.

B7: Patureau (bis 2018)

The aim of this project is to prepare homo and hetero dinuclear transition metal complexes, and to apply the resulting defined organometallic species as catalysts in cross-dehydrogenative-coupling (CDC) amination reactions. The ligands are made of three tethered parts: 1) an electron-rich p-arene system, 2) a carboxylate moiety, and 3) a covalent organic linker between the two. For aromatic amination reactions one single metal alone cannot achieve such a reactivity. We expect the developed cooperative polynuclear catalysts to improve significantly the scope of CDC-amination reactions.

B8: Becker

Multinukleare d-Metall Komplexe für katalytische multi-Elektronen Redoxreaktionen

Dieses 3MET Teilprojekt synthetisiert, charakterisiert, und spektroskopiert multinukleare d-Block-Metallkomplexe mit makrozyklischen Liganden und widmet sich deren katalytischen multi-Elektron Transferreaktionen. Es untersucht insbesondere die funktionale Kooperativität von µ4-oxido Kupfer Clustern ([Cu4OCl6L4], L = Ligand), die mit Fe(III) Porphyrin Komplexen gekoppelt sind. Es fokussiert sich auf deren katalytische Oxidationen und selektive Hydroxylierungsreaktionen. Das Teilprojekt korreliert strukturelle Eigenschaften und Ligandeneffekte mit elektronischen Eigenschaften, um ein tieferes Verständnis von kooperativen Effekten zu gewinnen, die durch die Kopplung der Metallzentren entstehen.

 

 

B9: Bizzarri

Multinukleare Übergangsmetall Komplexe für die photokatalytische Reduktion von Kohlenstoffdioxid

Dieses 3MET Teilprojekt synthetisiert und charakterisiert neue di- und trinukleare Übergangsmetall Komplexe für die künstliche Photosynthese, und es evaluiert deren Aktivität in der photokatalytischen Reduktion von Kohlenstoffdioxid. Es benutzt dazu multinukleare Metallkomplexe von weithin verfügbaren Metallen wie Cu, Zn, Fe, Co und Ni. Es entwirft geeignete Brückenliganden durch Anpassung der chelatisierenden Gruppen und der Linker, um die elektronischen Wechselwirkungen zu modulieren. Es untersucht kooperative Effekte der Metallzentren, um die angeregten Zustände, die photophysikalischen und die elektrochemischen Eigenschaften der neuen 3MET Komplexe zu optimieren.

 

 

B10: Goossen/Patureau

Mechanistische Untersuchungen katalytischer Reaktionen bi- und trimetallischer Komplexe

Dieses 3MET Teilprojekt zielt auf die Entdeckung neuer Reaktivitäten durch intermetallische Kooperativität in oligometallischen Homogenkatalysatoren. Es untersucht dafür die Reaktionen bimetallischer Übergangsmetall Komplexe mit einem Fokus auf Metallzentren in ungewöhnlichen Oxidationszuständen, wie z.B. Pd(I) und Rh(II). Es untersucht Struktur-Aktivitäts-Beziehungen der Metallzentren und der Brückenliganden, und es charakterisiert insbesondere die Reaktivität bimetallischer Komplexe. Es führt systematisch stöchometrische und katalytische Experimente durch, und zwar in Kombination mit DFT Untersuchungen und kinetischen Studien. Es identifiziert aus dem Pool der multimetallischen Komplexe mit katalytischer Reaktivität diejenigen, die für einen praktischen Katalysator eine ausreichend hohe Standfestigkeit und Aktivität aufweisen.

 

 

 

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