Thema

Quantendynamik homogenkatalytischer Elementarprozesse: 
Olefininsertion und Reaktionen mit Wechsel der Spinmultiplizität

Teilprojektleiter

Prof. Dr. Horst Köppel
Physikalisch-Chemisches Institut
Universität Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 229
69120 Heidelberg

Telefon: 06221-54-5214
Telefax: 06221-54-5221
E-Mail: Horst.Koeppel@pci.uni-heidelberg.de

Zusammenfassung

Die β-Eliminierungsreaktion und ihre Umkehrung, die sogenannte Einschiebung eines koordi-nier-ten Olefins in eine Metall-Nichtmetall Bindung spielt in zahlreichen Katalysezyklen eine wichtige Rolle. Ein prominentes Beispiel für die Vorwärtsreaktion ist der Kettenabbruch bei der Olefinpolymerisation. Olefineinschiebungen sind entscheidende Stufen z.B. bei Hydroformylierungs-, Hydrierungs- und vor allem Polymerisierungsreaktionen. Da Insertion und Eliminierung bei vielen großtechnischen Prozessen genutzt (oder gefürchtet (!)) werden, besteht erhebliches Interesse an der Kinetik und Energetik der ihnen zugrundeliegenden Elementarreaktionen.

In vielen Fällen (späte Übergangsmetalle!) verlaufen β-Wasserstoffeliminierungen sehr schnell; ihre direkten Edukte sind oft sehr kurzlebig. Experimentell untersuchen wir daher die Kinetik der Rückreaktion, d.h. die Wanderung einer σ-gebundenen Gruppe X (speziell X = H) an ein π-koordiniertes Olefin. Dies geschieht unter Gleichgewichtsbedingungen mit NMR spektroskopischen Magnetisierungstransfermethoden.
Theoretisch wird für dieselben Systeme die Dynamik und Kinetik der β-Eliminierung studiert. Dies umfaßt die Charakterisierung der beteiligten Komplexe, Übergangszustände und Potentialflächen mit modernen Elektronenstrukturmethoden, sodann das Studium der Kerndynamik und später auch Ratenkonstanten auf quantenmechanischem Niveau.
Die Auswahl der zu untersuchenden Modellverbindungen richtet sich nach der Relevanz der entsprechenden Molekülparameter für reale Katalysatoren, z.B. Anwesenheit und Art hemilabiler Liganden, Ladung des Komplexes, elektronische und sterische Einflüsse von Spektatorliganden sowie die Elektronenkonfiguration des Zentralmetalls.


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Stand: 07.12.09