Umweltfreundliche katalytische Reaktionen mit Eisen

Im Hinblick auf Wirtschaft, Umwelt, und Nachhaltigkeit hinsichtlich Energie werden, ist ein großer Bedarf an der Entdeckung von neuen katalytisch ablaufenden Reaktionen. Wir sind an katalytischen Reduktion polarer Mehrfachbindungen - wie zum Beispiel Carbonylverbindungen - mit molekularem Wasserstoff interessiert. Solche Reaktionen spielen eine signifikante Rolle in der modernen organischen Synthesechemie und wird hervorragend durch viele Edelmetalle, wie Ruthenium, Rhodium oder Iridium katalysiert. Viele dieser Hydrierungen sind sogenannte bifunktionale Katalysen, die eine LigandMetall Kooperation beinhalten. Allerdings wäre es wünschenswert Edelmetalle in diesen Reaktionen aufgrund ihrer limitierten Verfügbarkeit, ihres hohen Preises und ihrer Toxizität in Zukunft durch ökonomischere und umweltfreundlichere Alternativen zu ersetzen. In diesem Zusammenhang ist die Darstellung von wohldefinierten Eisenkatalysatoren, die eine vergleichbare oder sogar höhere Aktivität aufweisen vielversprechend. Eisen ist das häufigste Übergangsmetall in der Erdkruste und praktisch unbegrenzt vorhanden. Zusätzlich setzt die Natur häufig auf Eisen basierende Katalysatoren, zum Beispiel in Form von Hydrogenasen, ein. Das Hauptziel dieses Projekt ist die Entwicklung neuer katalytisch ablaufender Reaktionen, basierend auf unseren Entdeckungen auf dem Gebiet von Eisen Hydrid PNP Pincer Systemen. Da viele Eisen Hydrierungskatalysatoren CO als Ko-Ligand aufweisen, welcher als -Akzeptor allerdings die Basizität von Hydridliganden, und damit auch deren Reaktivität herabsetzt, soll versucht werden CO durch stärkere Donoren zu ersetzen. Zusätzlich wird der Reaktionsmechanismus der Katalysen eingehend untersucht, um die Faktoren, welche chemische Ausbeute bestimmen, besser zu verstehen und so etwaige Modifikation vornehmen zu können. Wir planen auf diese Konzepte aufzubauen und dieses Projekt soll fundamental neue Erkenntnisse für Bindungsaktivierungen gewinnen, und so zur Entdeckung neuer effizienter eisenkatalysierten Reaktionen führen, welche bisher nur mit Edelmetallen möglich war, und welche umweltfreundlich und nachhaltig sind.

In Summe lieferte dieses Projekt fundamental neue Erkenntnisse im Bereich "Nachhaltigkeit durch Katalyse mittels unedlen Metallen", und führte zur Entdeckung neuer effizienter eisenkatalysierter Reaktionen, welche bisher nur mit Edelmetallen möglich waren, umweltfreundlich und nachhaltig sind. Im Hinblick auf Wirtschaft, Umwelt, und Nachhaltigkeit hinsichtlich Energie werden, ist ein großer Bedarf an der Entdeckung von neuen katalytisch ablaufenden Reaktionen. Wir sind an der katalytischen Hydrierung von Mehrfachbindungen mittels molekularen Wasserstoffes als auch an der Dehydrierung von Alkoholen interessiert. Solche Reaktionen spielen eine sehr wichtige Rolle zur Herstellung von Feinchemikalien, und werden hervorragend durch viele Edelmetalle, wie Ruthenium, Rhodium oder Iridium katalysiert. Allerdings ist es sinnvoll Edelmetalle in diesen Reaktionen aufgrund ihrer limitierten Verfügbarkeit, ihres hohen Preises und ihrer Toxizität durch ökonomischere und umweltfreundlichere Alternativen zu ersetzen. Eisen ist in diesem Zusammenhang von besonderem Interesse, da es das häufigste Übergangsmetall in der Erdkruste, praktisch unbegrenzt vorhanden und nicht giftig ist. Im Zuge dieses Projektes wurden viele neue definierte Eisenverbindungen hergestellt und auch erfolgreich als Katalysatoren eingesetzt. Wir konnten diese für die selektive Alkylinerung von Aminen mit Alkoholen, die Hydrierung von Aldehyden and Silica und Kohlenstoffoberfächen (SILP Katalysatoren), sowie für die Z-selektive Kupplung von terminalen Alkinen und Boranen, welche Enyne und Alkene lieferten, verwenden. Überdies waren diese Katalysatoren aktiv für die Dehydrierung von Ameisensäure zu Kohlendioxid und molekularem Wasserstoff. Des weiteren haben wir auch begonnen andere unedle Metalle wie Kupfer, Kobalt, Nickel, und Elemente der 6 Gruppe als potentielle Katalysatoren zu untersuchen. Die Ergebnisse dieses Projektes sind in 21 Publikationen in renommierten und begutachteten wissenschaftlichen Journalen veröffentlicht oder in Druck.