Teilprojekt A8


Thema

Katalyse mit kleinen Metall- und Metalloxid-Clustern: Matrixisolationsexperimente und Anwendung

Teilprojektleiter

Prof. Dr. Dr. Hans-Jörg Himmel
Anorganisch-Chemisches Institut
Universität Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 270
69120 Heidelberg

Telefon: 06221 54-8446
Telefax: 06221 54-5707
E-Mail: hans-jorg.himmel@aci.uni-heidelberg.de

Zusammenfassung

Die für Anwendungen in der Katalyse relevante Reaktivität von kleinen ligandenfreien und neutralen Metallatom-Clustern soll zunächst unter Ausschluss von Wechselwirkungen mit der Umgebung studiert werden. Dazu bietet sich die Matrixisolationsmethode an, die in meinem Arbeitskreis sehr gut etabliert ist (siehe Vorarbeiten und Methoden). Auf der Grundlage dieser Experimente lassen sich einige für bestimmte katalytische Anwendungen interessante Systeme auswählen. Vollständige Katalysezyklen sollen anschließend für diese ausgewählten Systeme durch Kombination experimenteller Daten und quantenchemischer Rechnungen aufgestellt werden. Dabei werden auch Systeme einbezogen, die für das Verständnis enzymatischer Reaktionen wichtig sein können. 

Danach sollen Matrixisolationsexperimente den Einfluß verschiedener Liganden auf die Reaktivität der Cluster aufklären. Die Erfolgsaussichten dieser Arbeiten sind aufgrund der bereits geleisteten Vorarbeiten sehr hoch.

Im letzten Schritt soll versucht werden, auf der Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse eine neuartige Chemie im präparativen Maßstab aufzubauen. Besonders interessante Cluster sollen in Wirtsysteme (Zeolithe, Kohlenstoff-Nanoröhren, Adamantan-Matrices) eingeschlossen werden, um so ihre besonderen katalytischen Eigenschaften für die präparative Synthese nutzbar zu machen. Daneben sollen, motiviert durch die Ergebnisse der Matrixexperimente, aus Lösungen neue mehrkernige Übergangsmetallkomplexe mit Metallen in niedrigen Oxidationsstufen synthetisiert werden. Diese Schritte zur Übertragung der Matrixexperimente in den präparativen Maßstab sind bedeutend risikoreicher, können aber bei Erfolg zu neuartigen Ansätzen in der Katalyse und für das Verständnis enzymatischer Reaktionen führen. Unsere Arbeiten sollen unter anderem Beiträge zum Verständnis der O2-, C-H-, Si-H- und N2-Aktivierung und darauf aufbauender katalytischer Reaktionen sowie zur C1-Chemie (Hydroformylierung, Fischer-Tropsch) anhand von Studien an Modellsystemen liefern.


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Stand: 24.06.09