NHC-Komplexe der Gruppe VI mit Oxo- und Nitridliganden

Das Forschungsprojekt zielt auf die Entwicklung neuer Katalysatoren auf Basis von Molybdän und Wolfram für die Deoxygenierung sauerstoff-reicher Naturstoffe und Biomasse ab. Die Reaktion soll verwendet werden um für neue Wege zu finden, Biomasse als Grundstoff für unsere chemische Industrie nutzbar zu machen. Ziel ist es umweltschädliche und teure später Übergangsmetalle wie z.B. Palladium und Platin aus diesen Prozessen zu vertreiben und durch umweltfreundliche und biokompatible Metalle zu ersetzen. Ferner wird die direkte Umwandlung von Stickstoff in Ammoniak untersucht sowie der gezielte Einbau von Luftstickstoff in organische Moleküle. Um diese Ziele zu verfolgen und das katalytische Potential unserer Verbindungen zu erhöhen wird eine Vielzahl neuer, mehrzähniger N-heterozyklischer und mesoionischer Carbene entwickelt werden und die Reaktivität ihrer Komplexe eingängig studiert werden. Moderne Spektroskopiemethoden wie die Multikern-NMR Spektroskopie, die IR und die UV-Vis Spektroskopie, sowie die Einkristallstrukturanalyse in Kombination mit elektrochemischen Methoden sollen genutzt werden um die (elektronische) Struktur der neuen Materialen im Detail zu erforschen. Kombiniert mit computer-gestützten Rechnungen werden uns diese Untersuchungen ein detailliertes Bild über die Struktur der vorgeschlagenen Komplexe geben. Dies ist wichtig um die zu Grunde liegenden der Prozesse genau zu verstehen und neue Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften entwerfen zu können.

Das Projekt untersuchte die Anwendbarkeit und Nutzung N-heterozyklischer sowie mesoionischer Carbenliganden in der Chemie früher Übergangsmetalle, mit besonderem Fokus auf die Metalle Molybdän und Wolfram. Die Ergebnisse zeigen, dass insbesondere mesoionische Carbene einen erheblichen Einfluss auf die katalytische Aktivität und Stabilität der Metallkomplexe ausüben, wodurch deren Anwendbarkeit deutlich gesteigert werden konnte. Insgesamt legen die gewonnenen Erkenntnisse einen wichtigen Grundstein auf dem Weg zu einer ressourcenschonenden und umweltfreundlichen Chemie unter Verwendung biokompatibler Metalle.