Forschungsgebiete


 

Katalytische Synthese von Heterocyclen
Mehrkomponentenreaktionen

Ungesättigte Imine lassen sich mit CO und Alkenen (im einfachsten Fall Ethylen) zu heterocyclischen Verbindungen umsetzen. Verbindungen des Typs A und B entstehen in Reaktionen, in denen nur entweder Kohlenmonoxid oder Ethylen vorhanden ist. In Reaktionen beider Substrate entsteht im Normalfall das 1,3-Dihydropyrrolon C in nahezu quantitativer Ausbeute, wenn ein unpolares Lösungsmittel verwendet wird. Der Anteil der 2,3-disubstituierten Pyrrole, D, steigt mit der Polarität des eingesetzten Lösungsmittels. Es ist außerdem möglich, die Reaktion insofern weiter zu vereinfachen, als die Isolierung des Imins als Ausgangsstoff nicht notwendig ist, sondern dass die Reaktion eines ungesättigten Aldehyds mit einem primären Amin als Grundbestandteile des Imins mit CO und Ethylen zu denselben Grundstrukturen A-D führt. Mittels dieser Vier-Komponentenreaktion kann daher ausgehend von kommerziell günstig erhältlichen Ausgangsstoffen in einem einzigen Reaktionsschritt ein hohes Maß an Komplexität erzeugt werden, wobei das einzige Abfallprodukt je ein Molekül Wasser pro Produktmolekül ist.

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Synthesen, in denen die Alkenyl- und die Aminofunktion in demselben Substratmolekül vorhanden sind, sollten sich daher zum einfachen Aufbau bicyclischer Systeme eignen. Für den Fall der Verwendung von But-3-en-1-amin konnte diese Möglichkeit für eine Reihe von Resten R tatsächlich realisiert werden. Es werden in diesen Reaktionen selektiv nur die Verbindungen vom Typ F gebildet, hingegen keine Lactamderivate, die B oder C entsprächen. 

katalyse_2

Aktuelle Untersuchungen beschäftigen sich mit der Ausweitung der möglichen Substratpalette, der Entwicklung weiterer Tandemreaktionen, die durch das Vorhandensein weiterer funktioneller Gruppen ermöglicht werden, und der Aufklärung des Katalysemechanismus durch DFT-Rechnungen. 

Für die Unterstützung von Projekten im Zusammenhang mit diesem Arbeitsgebiet danken wir:

Foerder_katalyse

 

Katalytische Synthese von Benzotriazolen und Benzimidazolen

In diesem Projekt untersuchen wir die intramolekulare palladiumkatalysierte Cyclisierung von Amidinen zu Benzimidazolen bzw. von Triazenen zu Benzotriazolen.

Silvio

Neben der Optimierung der Reaktionsbedingungen und der Untersuchung des Einflusses der Reste R in den Substraten und der Co-Liganden in den katalytisch aktiven Spezies interessiert uns der Reaktionsmechanismus, der mittels DFT-Rechnungen aufgeklärt wird. Als weiteres Arbeitsgebiet sind aus diesem Projekt Untersuchungen zu Kalium- und Calciumkomplexen von Triazeniden und Formamidinaten entstanden.

Für die Unterstützung des Projektes danken wir:

Foerder_silvio 

 

Photochemisch aktive Metallkomplexe

Komplexverbindungen des Typs [Ru(bipy)3]2+ bzw. davon abgeleitete Verbindungen weisen interessante photochemische Eigenschaften auf. Insbesondere durch die langlebigen angeregten Zustände ist es durch eine geeignete Konstruktion der Ligandensphäre möglich, eine Ladungstrennung zu realisieren. Sobald im untersuchten System eine Möglichkeit zur Rückreduktion des zentralen Rutheniumatoms in die Oxidationsstufe +II z.B. durch einen externen Elektronendonor vorhanden ist, lassen sich aufbauend auf solche Systeme z.B. Farbstoffsolarzellen oder Photoredoxkatalysatoren entwicklen. Eine von uns untersuchte Zielstellung ist die Anbindung kleiner redoxaktiver Cluster an einen der Liganden, der das zentrale Rutheniumatom koordiniert. Ein Modellkomplex wäre z.B. das folgende Molekül.

 

Ru-Fe-Cluster


Für die Unterstüzung dieses Arbeitsgebietes danken wir:

Foerder_Rubipy

 

Nanoskalige Katalysatoren auf Polyacrylatbasis

Aufbauend auf einer Masterarbeit, in der die Optimierung der Reaktionsbedingungen zur Genrierung von Polyacrylatemulsionen untersucht wurde, bearbeiten wir in diesem Projekt die Synthese neuer Acrylsäurederivate. Diese enthalten neben der Carboxylatfunktion weitere koordinationsfähige Gruppen wie Diorganophosphanyl-, Bipyridin- oder Phenantrolineinheiten. An diesen sollen vor oder nach der Polymerisation Übergangsmetalle koordiniert werden, um den Polyacrylatnanoteilchen eine weitere katalytische oder photokatalytische Eigenschaft zu verleihen.

Für die Unterstüzung dieses Arbeitsgebietes danken wir:

 Foerder_katharina

  

Neuartige Monomere für die Herstellung von Polysulfiden

Polysulfide sind polymere Werkstoffe, die sich insbesondere durch ihre Stabilität gegenüber aggressiven Chemikalien, ihre Eigenschaften als selbstheilende Polymere und die Erhaltung ihrer Flexibilität über einen hohen Temperaturbereich auszeichnen. Sie finden daher z.B. als Abdichtung von Tankstellen gegenüber dem Erdreich, als Dichtmasse in mehrfach verglasten Fensterscheiben oder als Dichtmasse für Nieten, Kabinenfenster und Kerosintanks im Flugzeugbau Verwendung.

Das Projekt zielt zum einen auf eine Verbesserung der Energieeffizienz des Herstellungsprozesses, indem wir katalytische Verfahren entwickeln wollen. Weiterhin sollen aktuell noch vorhandene Salzeliminierungsschritte vermieden werden. Das zweite Augenmerk gilt der Entwicklung neuer Monomere, die z.B. durch eine Möglichkeit der Quervernetzung der Polysulfidketten eine erhöhte Stabilität ergeben, so dass derselbe Effekt mit geringerem Materialeinsatz an Polymer erreicht werden kann.

Für die Unterstützung des Projektes danken wir:

 Foerder_Polysulfide

 

Chemische Modifizierung von DLC-Schichten

In Zusammenarbeit mit der Abteilung Physik des Institutes für Integrierte Naturwissenschaften (Jun.-Prof. Christian B. Fischer) werden wir in einer Masterarbeit die Möglichkeiten zur Modifikation von DLC-Schichten mit Bipyridin- bzw. Pehenantrolineinheiten untersuchen. DLC-Schichten (diamond like carbon) sind Schichten, die durch ein Niedertemperaturplasmaverfahren auf unterschiedlichen Trägern aufgebracht werden können. Im Gegensatz zu Diamant bestehn die Schichten aber nicht nur aus sp3-hybridisierten Kohlenstoffatomen, sondern enthalten einen durch die Abscheidebedingungen in gewissem Rahmen steuerbaren Anteil an sp2-hybridisierten Kohlenstoffzentren. Die bereits beschriebene Anbindung organischer Gruppen durch radikalische Reakton von Azoverbindungen mit der Oberfläche wollen wir auf Koordinationsfähige Ligandfragmente bzw. bereits im Vorfeld koordinierte Liganden übertragen.

Für die Unterstützung des Projektes danken wir:

 FCI

 

 

Für weitere Einzelheiten und Informationen zu früheren Projekten besuchen Sie auch SciPort RLP - Das Forschungsportal des Landes Rheinland-Pfalz.