Oxidocobalt (IV)-Kerne basierend auf oxidationsbeständigen Guanidindonor Liganden

• Antragsteller: Professor Dr. Kallol Ray
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458303208

Die selektive Umwandlung von Methan zu Methanol hat großes Interesse in Industrie und Forschung geweckt, da dieser Weg als zukünftige Kohlenstoffquelle zum Ersatz für Mineralöl angesehen wird. Die Methan-Funktionalisierung im industriellen Maßstab ist auf ein billiges Reagenz in hoher Verfügbarkeit angewiesen, wie z.B. molekularen Sauerstoff O2. Basierend auf vorangehenden experimentellen Untersuchungen und theoretischen Studien, kann davon ausgegangen werden, dass die seltene Verbindungsklasse der monomeren Übergangsmetallkomplexe mit einer M=O-Einheit, LnM=O (M = Co, Ni, Cu), optimal als passende Katalysatorfamilie dienen kann. Dieses Projekt soll als Hauptanliegen die Synthese der LnCoIV=O-Einheit beinhalten. Es muss darauf hingewiesen werden, dass die Isolierung terminaler Metall-Oxido-Spezies der späten Übergangsmetalle rechts von Gruppe 8 (auch bekannt als „oxo wall“ für C4v-Symmetrie) für nur extrem wenige Fälle in nicht-tetraedrischer Ligand-Anordnung realisiert werden konnte. Die Hauptstrategien, die hier zur Stabilisierung solcher schwer fassbaren Zwischenprodukte angewendet wurden, sind (a) die Abschwächung des Einflusses der Äquatorial-Liganden im tetragonalen Feld, um eine einzigartige 1:3:1 d-Orbitalaufspaltung zu erreichen, die in der Lage ist, elektronenreiche Metall-Oxido-Einheiten zu tolerieren; (b) der Einbezug von stabilisierenden Wasserstoffbrückenbindungen, um die anzunehmende starke Abstoßung zwischen der elektronenreichen Oxido-Einheit und dem späten Übergangsmetallzentrum zu verringern; und (c) die Verwendung oxidationsstabiler Guanidin-Liganden. Detaillierte Reaktivitätsstudien, die C-H-Bindungsaktivierungs- und Sauerstoff-transferreaktionen beinhalten werden, in Kombination mit Spektroskopie und Theorie in Bezug auf diese langgesuchten LnCoIV=O-Intermediate, werden uns helfen zu verstehen, inwiefern sterische und elektronische Einflüsse die Reaktivität der Metallzentren modulieren können. Dies wird wichtige Einblicke in das Feld der Katalyse mit häufig-vorkommenden Metallen liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Niederlande, USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Nicolai Lehnert; Professorin Jana Roithová, Ph.D.; Professor Jason Shearer, Ph.D.