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Mesoionische Liganden: Neuartige und vielfältige Systeme, die die Energie-relevante Oxidationsprozesse ermöglichen

Lay summary

Dieses Forschungsprojekt will die Aktivität von Katalysatoren für Oxidationsreaktionen erhöhen, um reaktionsträge Bindungen zu aktivieren und um einfache Routen für synthetisch, energetisch, und pharmazeutisch relevante Produkte zu erschliessen.

Katalysatoren sind allgegenwärtig und erlauben, Zeit, Energie, und Kosten für die Produktion von hochwertigen Produkten zu sparen, und die Generierung von Abfallprodukten zu vermindern. Während diverse katalytische Prozesse bereits sehr weit entwickelt sind, stellt die katalytische und selektive Oxidation noch immer eine grosse Herausforderung dar.

Der in diesem Forschungsprojekt untersuchte Ansatz basiert auf präzis definierten Metall-Komplexen als aktives Zentrum. In solchen Komplexen ist das Metall von einem spezifischen Set von Liganden umgeben, die—in Wechselwirkung mit dem Metall—die Aktivität des Metalls regulieren. Damit lässt sich die katalytische Aktivität beinflussen und optimieren. Wir haben kürzlich verschiedene einzigartige Liganden entwickelt, die speziell für Oxidationsprozesse massgeschneidert sind. Diese sogenannt ‘mesoionischen’ Liganden können ihre elektronischen Eigenschaften flexibel ändern und anpassen. Im Gegensatz zu traditionellen, bisher gebräuchlichen Liganden wird damit nicht nur ein Schritt im katalytischen Zyklus gefördert, sondern verschieden Schritte. Wir hypothetisieren, dass insbesondere der Zugang zu relativ hohen Oxidationszuständen des Metalls vereinfacht wird, ein Schlüsselschritt in anspruchsvolle Oxidationen. Als direkte Konsequenz können neue Wege erschlossen werden, um nur vorübergehend anfallende Energie (zum Beispiel Wind- oder Sonnenenergie) in chemischen Bindungen zu speichern (artifizielle Photosynthese), und unsere Abhängigkeit von fossilen und limitieren Resourcen reduzieren.