Photoaktive Liganden für transformative Nickelkatalyse

In unserer modernen Welt werden essentielle Substanzen wie Medikamente, Agrochemikalien und viele andere Spezialchemikalien aus Grundchemikalien durch eine Reihe sorgfältig geplanter chemischer Reaktionen hergestellt. Kreuzkupplungen gehören zu den nützlichsten und am häufigsten verwendeten Reaktionen für diesen Zweck und ermöglichen die einfache Konstruktion komplexer Moleküle: Stellen Sie sich das wie das Bauen mit Lego-Steinen vor: Zwei Moleküle kommen zusammen, um eine neue Verbindung zu bilden, indem sie eine chemische Bindung zwischen ihnen schaffen. Diese entscheidenden Reaktionen sind auf Katalysatoren angewiesen, um reibungslos abzulaufen. Katalysatoren sind wie molekulare Bauarbeiter, die eine Reaktion durchführen, ohne selbst verbraucht zu werden. Derzeit sind Palladiumkatalysatorendiebevorzugte Wahlfür vieledieser Kreuzkupplungsreaktionen, aber sie sind teuer und aufgrund der Knappheit des Edelmetalls nicht sehr umweltfreundlich. Nickel hingegen ist in der Natur viel häufiger vorhanden. Durch den Einsatz von Nickelkatalysatoren besteht das Potenzial, diese Reaktionen nachhaltiger zu gestalten, insbesondere durch die Nutzung von Sonnenlicht als Energiequelle anstelle der Verwendung von Hitze. Allerdings gibt es einen Haken. Um diese lichtgetriebenen Reaktionen mit Nickel durchzuführen, benötigen wir einen weiteren molekularen Bauarbeiter namens Fotokatalysator, der Licht in chemische Energie umwandelt. Dies erhöht die Komplexität und macht den Prozess im Vergleich zur Verwendung von Palladium weniger vielseitig. Darüber hinaus können lichtgetriebene Reaktionen mit Nickel nur eine begrenzte Anzahl von Bausteinen kuppeln, während die Palladiumkatalyse sehr breite Anwendbarkeit hat. Unser Projekt, LIGHTLIGAND, zielt darauf ab, diese Probleme zu lösen. Wir arbeiten an neuartigen Katalysatoren, die die Funktion des Nickelkatalysators und des Fotokatalysators in einem einzigen Molekül kombinieren. Das bedeutet weniger Komponenten, weniger Komplexität und mehr Kontrolle über die jeweiligen Reaktionen. Unser Bauplan für diese Katalysatoren umfasst Designprinzipien, die es uns ermöglichen, ihre Aktivität durch molekulare Modifikationen fein abzustimmen. Dies wird es uns ermöglichen Bausteine für Kreuzkupplungen zu nutzen, die derzeit nicht anwendbar sind. Mit diesen innovativen Katalysatoren hoffen wir, das volle Potenzial der lichtgetriebenen Synthese zu erschließen und die Herstellung wichtiger Chemikalien für die Zukunft nachhaltiger zu gestalten.