Katalyse mit phosphorhaltigen Materialien
Dr. habil. Christian Hering-Junghans
Katalyse ist in Bezug auf die Erreichung umweltfreundlicher („grüner“) Prozesse ein wichtiges Mittel, da sie sich mit der Beschleunigung von Reaktionen beschäftigt. Im Gegensatz zur Reduzierung natürlicher Ressourcen ist in diesem Zusammenhang die Nutzung von erneuerbaren Materialien ein hoch attraktives Ziel. Daher liegt der Fokus unserer Forschung in dem Design neuer, effizienter Methoden Kohlenstoff-Stickstoff Bindungen ausgehend von atmosphärischem Stickstoff aufzubauen. Diese Bindungen sind in der Natur weit verbreitet und in Kombination mit anorganischen Kohlenstoffquellen wie zum Beispiel CO2 und CO bietet die C-N Bindungsformation faszinierende Möglichkeiten chemische Rohstoffe und Feinchemikalien auf schonendere Art und Weise herzustellen.
In diesem Kontext beschäftigen wir uns mit dem Design neuartiger Liganden-Systeme für die effiziente Stabilisierung niedervalenter früher Übergangsmetalle. Dabei liegt der Fokus zum einen auf einer effektiven sterischen Abschirmung des Metallzentrums und zum anderen auf den elektronischen Eigenschaften des Liganden, so dass dieser ebenfalls als Elektronenreservoir genutzt werden kann. Dabei wollen wir neuartige element-organische Reaktionstechniken mit der klassischen Koordinationschemie verbinden und die fundamentalen Eigenschaften unserer Systeme werden mit Hilfe von modernsten Analysemethoden aufgeklärt. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf dem Einbau von niedervalenten Phosphorzentren in die Liganden, insbesondere durch den Einbau von Phosphaalken-Einheiten (Abbildung 2). Phosphaalkene können als modifizierbare Varianten des CO-Moleküls aufgefasst werden.
Ein weiteres Forschungsgebiet ist die Untersuchung der Chemie sogenannter Phosphanylidenphosphorane und derer schweren Homologe. Diese Systeme können als Phosphan-stabilisierte Phosphinidene aufgefasst werden und neuartige Wege des Phosphiniden-Transfers werden erforscht. Dabei soll zum einen die Aktivierung starker chemischer Bindungen (z.B. C-H, N-H etc.) an einem Hauptgruppenelement-Zentrum untersucht werden, umso neue phosphorhaltige Materialien zu erhalten oder reversible Prozesse zu etablieren, die wiederum in neuen Organo-katalytischen Transformationen genutzt werden können. Außerdem ist es möglich das Phosphan in einer Substitutionsreaktionen auszutauschen, so werden eine Vielzahl neuartiger Verbindungen einfach zugänglich (Abbildung 3).
Wir konnten zeigen, dass Phosphanylidenphosphorane mit kleinen Gruppen am Phosphor nicht dargestellt werden können, stattdessen werden Cyclotriphosphane selektiv erhalten. Diese nutzen wir ebenfalls als Phosphinidenquelle, untersuchen die Reaktivität gegenüber frühen Übergangsmetallen und in Cyclisierungsreaktionen, umso neue P-haltige Materialien (z.B. Phosphor-reiche Farbstoffe) und Liganden zu erhalten.
Ein weiteres Projekt beschäftigt sich mit der Synthese von Grupp 13-15 Mehrfachbindungssystemen und deren Reaktivität gegenüber kleinen Molekülen. Der Fokus liegt hierbei auf der Synthese sogenannter Phospha- und Arsaalumene, welche schwere Homologe der Alkine sind. In diesem Projekt werden sowohl Cyclotriphosphane als auch Phosphanylidenphosphorane eingesetzt um einen effektiven Phosphinidentransfer auf Aluminium-Verbindungen in der Oxidationsstufe +1 zu realisieren.
Studenten mit speziellem Interesse an anorganischer Synthesechemie, Ligandendesign und der Anwendung von Metallkomplexen in der Aktivierung kleiner Moleküle sind herzlich Willkommen die Gruppe im Rahmen von Praktika, Bachelor- und Masterarbeiten zu verstärken. Außerdem werden geeignete KandidatInnen ermutigt, Dr. Christian Hering-Junghans in Bezug auf PostDoc-Stipendien zu kontaktieren.
Bitte senden Sie bei Interesse eine Email an Christian.Hering-Junghans{at}catalysis.de.
