Niedrig koordinierte Hauptgruppenelement-Verbindungen und deren Einsatz in der Aktivierung von H2, CO, CO2 sowie NH3

• Antragsteller: Dr. Alexander Hinz
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 435224417

Die gezielte Transformation kleiner Moleküle wie H2, CO, CO2 und NH3 ist ein relevantes Thema für sowohl Übergangsmetall- als auch Hauptgruppenchemiker. Hierzu ist die Synthese besonders reaktiver Verbindungen notwendig. Für deren Stabilisierung werden drei synthetische Methoden genutzt: Sterische Abschirmung, elektronische Einflüsse der Substituenten und die Koordination zusätzlicher Lewis-Basen oder -Säuren. In vorhergehenden Arbeiten haben wir sterisch anspruchsvolle, monodentate und monoanionische Substituenten für eben diesen Zweck entwickelt. Aufbauend darauf ist das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Nutzung einfach koordinierter Elemente in Verbindungen zur Synthese reaktiver Hauptgruppenelement-Verbindungen. Die Weiterentwicklung sterisch anspruchsvoller Substituenten ist integraler Bestandteile aller drei Teilprojekte. Das erste Projekt ist auf die Chemie schwerer Tetrylene fokussiert. Durch raumerfüllende Carbazolylsubstituenten sollen Halotetrylene stabilisiert und in Hinblick auf Halogenidabstraktion und Reduktion untersucht werden, wodurch Bausteine der allgemeinen Zusammensetzung [R–E14]+/0/– erhalten werden. Diese bieten dann vielfältige Derivatisierungsmöglichkeiten durch Metathesereaktionen und die Reaktion mit kleinen Molekülen, wodurch systematischer Zugang zu Tetrylenen mit einstellbaren elektronischen Eigenschaften gewährt wird. Diese Tetrylene können ebenfalls in der Transformation kleiner Moleküle zum Einsatz kommen. Das zweite Projekt zielt auf die Untersuchung einer neuen Klasse von Mehrfachbindungen ab. Analoga von Nitrilen und Isonitrilen mit schweren Tetrelen sind bislang unbekannt, bieten aber Potenzial für interessante Reaktivität. Für schwere Nitrilanaloga besteht ein Wechselspiel elektronischer Einflüsse, das Reaktivität zwischen Nitren und terminalem Nitrid erlauben sollten. In Isonitrilanaloga liegt das Tetrel in einfacher Koordination vor, sodass für weitere Reaktivität ebenfalls verschiedene Modi zu erwarten sind. Nach der Synthese dieser archetypischen Mehrfachbindungssysteme und eingehender Analyse der elektronischen Situation soll ihre Reaktivität gegenüber kleinen Molekülen und Komplexen untersucht werden. Das dritte Projekt ist mit der Synthese von Carbazolyl-Komplexen befasst, in denen Lewis-Acidität die Reaktivität dominiert. Hierzu sollen einfach koordinierte Komplexe von Erdalkali- und Erdmetallen untersucht werden. Diese sollten bereits starke Lewis-Säuren sein, die mit einer Vielzahl kleiner Moleküle reagieren. Darüber hinaus kann Zugang zu niedrig koordinierten Hydrid-Komplexen gewonnen werden. Sowohl die kationischen Komplexe als auch die Hydridverbindungen sollen zunächst in stöchiometrischen Reaktionen mit relevanten Substraten zum Einsatz kommen und langfristig katalytische Transformationen wie Hydrosilylierungen, Hydroborierungen und Hydrierungen ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen