Hemilabile Liganden für nicht-alternierende Copolymerisation

Mehrere neue Liganden sind in unserem Labor das erste Mal hergestellt worden oder sind geplant. Sie sind "maßgeschneidert", um die Kriterien von zwei Hauptthemen zu erfüllen: 1) Erst neulich wurde erkannt, dass die homogene Katalyse zu den effizientesten technologischen Prinzipien gehört, die in der Lage sind, ökonomische mit ökologischen Vorteilen zu verbinden. Unsere Herausforderung ist es, strukturell genau definierte Katalysatoren zu finden, die für Oligomerisations- und Polymerisationsreaktionen geeignet sind. Die am meisten herausfordernde Anwendung ist die nicht-alternierende CO/Ethylen Copolymerisation, die in Zusammenarbeit mit dem ICCOM-CNR in Florenz, Italien, und Prof. C. Bianchini durchgeführt werden soll, wie vorher die perfekt alternierende Copolymerisation. Weiterer Einbau von mehr Ethylen und kleinere durchschnittliche Molekülmassen der Polymere führen zu einer sehr guten Löslichkeit in üblichen organischen Lösungsmitteln und deshalb zu einer ausgezeichneten Verarbeitungsmöglichkeit dieser anspruchsvollen Materialien. Die Verwendung von Wasser als Lösungsmittel ist ein großer Schritt in Richtung für die Umwelt günstiger Synthesen und Prozesse und deshalb ist die Verwendung unserer Liganden für wasserlösliche Katalysatoren wichtig für die Entwicklung der sogenannten "Grünen Chemie". In jüngsten Jahren hat die Verwendung von Wasser als Reaktionslösungsmittel viel Interesse gefunden, da es sicher, billig und umweltfreundlich ist. Unsere hemilabilen Liganden sind weitere Beispiele dafür, dass für Erfolge in der Forschung, die zu neuen Katalysatoren, neuen Materialien, Einblick in die Biokatalyse und einer aufrechtzuerhaltenden Umwelt führen, kontrollierte Ligandsynthesen ein wesentliches Element darstellen. 2) Homo- und heterodinukleare Komplexe, die Ru(II), Os(II) und verschiedene zusätzliche Metalle enthalten, haben beträchtliche Aufmerksamkeit als katalytische Modellsysteme für die biomimetische, photochemische Umwandlung von Sonnenenergie gefunden. Weiters hat die noch nie dagewesene sterische Kontrolle der Lumineszenzeffizienz, die als Folge des Unterschieds zwischen bidentatem und bis(bidentatem) Verhalten auftritt, weltweit zur ersten Messung langer Lumineszenzlebenszeiten bei Raumtemperatur für diese Verbindungsklasse geführt. In einer internationalen Zusammenarbeit sind photophysikalische Untersuchungen an der Universität von Kalifornien in Irvine (UCI) im Gange, die gemeinsam mit dem Direktor der Laserspektroskopie-Einrichtung Dr. Wytze E. van der Veer durchgeführt werden. Unsere photophysikalischen Messungen sollten auch als Durchbruch in der transdisziplinären Forschung betrachtet werden: sehr schnelle photophysikalische Prozesse im Nano- oder Picosekundenbereich werden in Realzeit gemessen. Die Verbindung eines Ru(II) Lichtabsorbers mit einem reaktiven Metallzentrum ist von besonderem Interesse für die Entwicklung multifunktioneller supramolekularer Komplexe. Die Anwesenheit eines effizienten Lichtabsorbers, der mit einem reaktiven Metallzentrum gekoppelt ist, erlaubt es unseren Komplexen, in entsprechenden solaren Energiespeichersystemen anwendbar zu sein.

Folgende Meilensteine zum Thema des Projekts "Hemilabile Liganden für nicht-alternierende Copolymerisation und Ruthenium(II) Komplexe für photochemische Einheiten" wurden erreicht: 1) Der VERENA-Preis (2. Platz) des exzellenten österreichischen Energiekonzerns "VERBUND" wurde für die Projektmitarbeiterin Mag. Sylvia Eller vergeben. 2) Im Anschluss daran interessiert sich der "VERBUND" für dieses Thema: der Einstieg der österreichischen Industrie, die Firmen "VERBUND - Austrian Renewable Power GmbH" und "D. Swarovski und Co.", führt zum bewilligten FFG-Projekt "Photo-Wasserstoff". Der Inhalt dieses Projekts ist die Anwendung der vom FWF geförderten Grundlagenforschung. 3) Organisation eines Workshops zum Thema "Photo-Wasserstoff" im August 2009 am Institut des Antragstellers unter Beteiligung der Firmen "VERBUND - Austrian Renewable Power GmbH" und "D. Swarovski und Co.". 4) Der Antragsteller hat eine Einladung erhalten, für die spezielle Ausgabe "Die Materialchemie der Energieumwandlung" der meistzitierten Zeitschrift für Materialwissenschaften "Chemistry of Materials", 2007 ISI Impact Factor: 4.9, ein Manuskript zu schicken (Zitat der Einladung: "basierend auf der früher publizierten Forschung des Antragstellers bezogen auf Photochemikalien"). 5) Der Antragsteller hat auch eine zweite Einladung für eine Publikation erhalten, die dem Chefredakteur Prof. U. Belluco von "Inorganica Chimica Acta" gewidmet ist (siehe Zitat: Fessler, M.; Czermak, G.; Eller, S.; Trettenbrein, B.; Haringer, S.; Oberhauser, W.; Brüggeller, P., Unusual ligand design: A platinum(II) mediated [2+2] photocycloaddition followed by a nickel(II) induced methoxyactivation, Inorg. Chim. Acta 2010, 363, 2001 - 2008). Dabei werden nun MN4P2 - Komplexe (M = Os, Ru) so abgestimmt, dass Moleküle produziert werden, die eine Reaktivität und Löslichkeit in Wasser erreichen. Die Hauptidee dabei ist, reaktive Metallzentren im reduzierten Zustand zu stabilisieren, der durch Ladungsübertragung nach Anregung eines Os- oder Ru-zentrums erhalten wird. Es sollte als wirklicher Durchbruch auf diesem Gebiet betrachtet werden, dass unsere Arbeitsgruppe das Ziel der Wasserlöslichkeit und der photochemischen Erzeugung von Wasserstoff bereits erreicht hat. An dieser Stelle ist es jedoch wichtig zu erwähnen, dass auf der einen Seite die Menge an produziertem Wasserstoff noch sehr gering ist im Moment. Auf der anderen Seite ist das ein weltweites Problem und von einem praktischen Standpunkt aus betrachtet ist es klar, dass wir lernen müssen die Wasserspaltung effizient ablaufen zu lassen, wenn wir je angehalten sind, den Traum zu verwirklichen, sauberen Treibstoff aus Sonnenlicht und Wasser in einem Ausmaß zu bekommen, das genügend Energie für den ganzen Planeten zur Verfügung stellen würde (siehe Zitat: Eisenberg, R.; Gray, H. B. Inorg. Chem. 2008, 47, 1697 - 1699). Deshalb ist es nicht genug, für eine Verbesserung unseres Systems ein paar Liganden zu untersuchen, sondern eine ganze "Liganden-Bibliothek" sollte studiert werden.