Photoredoxkatalytische redoxneutrale Synthese von Aryldiazenen aus molekularem Stickstoff

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Anke Krüger; Professor Dr. Burkhard König
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 501934692

Unser Projekt hat das Ziel, eine Methode zur Aktivierung von molekularem Stickstoff durch Ein-Elektronen-Reduktion für die direkte Reaktion mit organischen aromatischen Verbindungen zu entwickeln. Der vorgeschlagene Ansatz nutzt die besonderen Eigenschaften modifizierter Diamantoberflächen, die bei Anregung aufgrund ihrer negativen Elektronenaffinität Elektronen in wässrige Lösungen abgeben können. Frühere Studien haben gezeigt, dass diese solvatisierten Elektronen mit Distickstoff reagieren und nach Protonierung das reaktive N2H-Radikal bilden. Wir möchten diese reaktiven Zwischenprodukte durch Reaktion mit aromatischen Kohlenwasserstoffen abzufangen. In einem redoxneutralen Prozess wird Distickstoff in eine C-H-Bindung eingebaut, wodurch Diazenmoleküle entstehen, die als Plattformchemikalie für eine Vielzahl wichtiger organischer Amine dienen können. Die Erzeugung solvatisierter Elektronen aus Diamant durch Licht ist aufgrund der sehr großen Bandlücke von 5,47 eV derzeit nur durch UV-Bestrahlung möglich. In diesem Projekt streben wir den Einsatz von sichtbarem Licht an. Dies erfordert ein umfangreiches Bandlücken-Engineering des Diamantmaterials. Mehrere Strategien, einschließlich Nano¬strukturierung, Oberflächenfunktionalisierung und -dotierung sowie die Bildung von Hybrid¬diamant¬materialien, werden verfolgt, um die erforderlichen Intrabandgap-Zustände einzuführen. Das Reaktordesign wird so angepasst, dass ein Zweiphasensystem zur Erzeugung solvatisierter Elektronen und deren Extraktion in eine organische Phase durch Reaktion mit geeigneten Aromaten verwendet werden kann.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2370: Verknüpfung von Katalysatoren, Mechanismen und Reaktorkonzepten für die Umwandlung von Distickstoff durch elektrokatalytische, photokatalytische und photoelektrochemische Methoden ("Nitroconversion")
• Internationaler Bezug: Tschechische Republik
• Kooperationspartner: Professor Pavel Jungwirth, Ph.D.