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1,3-Diketon basierte Liganden für die Übergangsmetallkatalyse

Jonas Wunsch – Hector Fellow A. Stephen K. Hashmi

Der Entwicklung von Katalysatoren zur Effizienzsteigerung oder zur Ermöglichung gänzlich neuer chemischer Reaktionen kommt ein enormes Interesse zu. Dafür wird eine breite Auswahl an Liganden benötigt. Ziel der von Hector Fellow A. Stephen K. Hashmi betreuten Promotion ist es neue Liganden, die aus der formalen doppelten Deprotonierung von 1,3-Diketonen entstehen, zu entwickeln um das Spektrum bekannter Liganden zu erweitern. Hierfür müssen geeignete Syntheserouten gefunden werden und die erhaltenen Liganden charakterisiert werden.

Katalysatoren ermöglichen die energieeffiziente Durchführung vieler chemischer Reaktionen. Der Einsatz nur geringer Mengen an Katalysator anstatt stöchiometrischer Mengen an Aktivierungsreagenzien ermöglicht eine erhebliche Reduktion der Abfallmenge. Drängende Herausforderungen wie der Klimawandel und die Verknappung der Ressourcen unterstreichen die Dringlichkeit zur Entwicklung neuer Katalysatoren um diese Probleme einzudämmen. Die Wahl der Liganden am aktiven Metallzentrum ist essentiell für die katalytischen Eigenschaften, weswegen eine breite Auswahl an Liganden benötigt wird. Die wichtigsten Einflussfaktoren der Liganden sind sterische sowie elektronische Parameter.

Ziel der von Hector Fellow A. Stephen K. Hashmi betreuten Promotion ist die Entwicklung neuer Liganden, die aus der formalen doppelten Deprotonierung von 1,3-Diketonen entstehen, um das Spektrum bekannter Liganden zu elektronenreicheren Liganden hin zu erweitern. Hierfür müssen zunächst geeignete Syntheserouten gefunden werden. Anschließend müssen die sterischen und elektronischen Einflüsse bestimmt sowie katalytische Tests durchgeführt werden. Die Form der Molekülorbitale in 1,3-Diketonen garantiert, dass diese Liganden 4e-Donoren sind. Im Gegensatz dazu sind die üblicherweise angewandten Carbenliganden nur 2e-Donoren. Dies, zusammen mit den vom zentralen Donoratom entfernt angeordneten Heteroatomen, lässt auf einen außerordentlichen Elektronenreichtum schließen. Durch die Variation der Reste lässt sich die Sterik der Liganden in weiten Bereichen modifizieren. Daher ist zu erwarten, dass sich mithilfe der neuen Liganden Katalysatoren mit erhöhter Aktivität sowie verbesserter Selektivität herstellen lassen.

Schema: Häufig verwendete Ligandenklassen in der Katalyse. Die Dissertation hat zum Ziel elektronenreichere 1,3-Diketon basierte Liganden für die Katalyse zu entwickeln.