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Elektronentransfer und optisch schaltbare Moleküle mit nicht-unschuldigen Liganden
Elektronentransfer und optisch schaltbare Moleküle mit nicht-unschuldigen Liganden

Komplexe die ein elektrochromes Verhalten aufweisen, sind ideale Ausgangsstoffe für optisch-schaltbare Materialien. In diesem Projekt wird die Kombination der redoxchemischen und optischen Eigenschaften von nicht-unschuldigen Liganden angestrebt, um Metallkomplexe mit starken, redox-schaltbaren Absoptionsbanden im NIR-Bereich zu erhalten. Langfristig sollen im Rahmen des Projekts diese Vorgänge und Prozesse auf Oberflächen durchgeführt werden, um smart optical windows zu entwickeln.

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Metallkomplexe bindentater und tripodaler "Click"-Triazole und Katalyse
Metallkomplexe bindentater und tripodaler "Click"-Triazole und Katalyse

Bidentate sowie tripodale Liganden mit Triazol-Donorfunktionalität können durch die sogenannte "Click"-Reaktion in hohen Ausbeuten und hoher Selektivität hergestellt werden. Die resultiernden Metallkomplexe sind leistungsstarke Katalysatoren für C–H-Oxygenierungen und -Aminierungen, N-Arylierungen und für die Olefin-Polymerisation sowie -Oligomerisation.

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Metallkomplexe mesoionischer/anomaler Carbene und Katalyse
Metallkomplexe mesoionischer/anomaler Carbene und Katalyse

Mesoionische Carbene bilden eine neue Klasse von Carbenliganden mit einer starken Entwicklung in ihrer Anwendung als leistungsfähige Liganden in Metall-katalysierten Reaktionen. Unsere Gruppe konnte in den letzten Jahren bereits zeigen, dass Metallkomplexe dieser Art als hoch effiziente Katalysatoren für diverse Reaktionen verwendet werden können, wie zum Beispiel C–C-Kreuzkupplungsreaktionen, C–H-Oxigenierungen, Cycloadditionen, Transferhydrierungen sowie die α-Arylierung von Amiden. Besonderes Augenmerk richten wir derzeit auf die Synthese multinuklearer Metallkomplexe um mögliche katalytische Kooperativität zwischen den Metallzentren zu untersuchen.

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Nicht-unschuldige Liganden in der homogenen Katalyse
Nicht-unschuldige Liganden in der homogenen Katalyse

Im Gegensatz zu den meisten unserer katalytisch aktiven Systeme wird im Rahmen dieses Projektes versucht Elektronen und Protonen der Liganden für katalytische Bindungsbildung und Aktivierungsreaktionen zu benutzen. Jüngste Erfolge in dieser Richtung sind die (elektro-)katalytische C–C-Bindungsknüpfung, Reduktion von C=O-Gruppen, und Cyclisierungsreaktionen unter Verwendung dieser unkonventionellen Katalysen. Das Projekt zielt darauf ab, Elektronen des Metallzentrums und des nicht-unschuldigen Liganden kooperativ zu verwenden, um aktive homogene Katalysatoren zu erhalten.

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Aktivierung kleiner Moleküle und bio-inspirierte Katalyse
Aktivierung kleiner Moleküle und bio-inspirierte Katalyse

Die Natur hat die Kunst bereits gemeistert, Elektronen von sogenannten nicht-unschuldigen Liganden für die Bildung von hoch effizienten Übergangsmetallkatalysatoren zu nutzen und diese für die Aktivierung und Umsetzung kleiner Moleküle zu nutzen. Dadurch inspiriert werden in diesem Projekt die Elektronenreservoirs von Chinonen und mesoionischen Carbenen für die Synthese von Metallkomplexen speziell für die Aktivierung und Produktion von H2, und für die Aktivierung von O2, CO2 und H2O. Durch den Einbau der nicht-unschuldigen Liganden in den Metallkomplex werden der Multielektronen- und Protonentransfers erleichtert und solche Umwandlungen dadurch ermöglicht. Darüber hinaus versuchen wir diese Aktivierung für weiterführende katalytische Umwandlungen zu nutzen, um nützliche Feinchemikalien herzustellen.

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Metallkomplexe mit tripodalen "Click"-Liganden für photochemische und elektrochemische Bindungsaktivierung
Metallkomplexe mit tripodalen "Click"-Liganden für photochemische und elektrochemische Bindungsaktivierung

Triazolhaltige tripodale Liganden welche mithilfe der „Click“-Chemie hergestellt werden, bieten eine ideale Koordinationsumgebung für photochemische und elektrochemische Bindungsaktivierungsreaktionen an Metallzentren. In diesem Projekt versuchen wir die elektrochemische und photochemische Reaktivität durch die gezielte Variation der sterischen und elektronischen Eigenschaften der tripodalen Liganden einzustellen. Anspruchsvolle photochemische Messungen werden teilweise durch unsere Kollaborationspartner durchgeführt.

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Magnetisch schaltbare molekulare Materialien
Magnetisch schaltbare molekulare Materialien

Wir glauben, dass Liganden wie Chinone, Triazole und mesoionische Carbene ein großes Potential zur Erzeugung magnetisch schaltbarer molekularer Materialien haben. Erst kürzlich konnten wir in Co(II)- und Fe(II)-Komplexen einen Spin-Crossover nahe Raumtemperatur mit einer großen Hysterese sowie das einzelmolekülmagnetisches Verhalten eines Co(II)-Komplexes beobachten. Diese Projekte werden in Zusammenarbeit mit Gruppen durchgeführt, welche Spezialisten auf dem Gebiet des molekularen Magnetismus und der Theoretischen Chemie sind. Diese faszinierenden Moleküle könnten eines Tages eine Anwendung als molekulare Datenspeicher bekommen.

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Metallkomplexe für (potentielle) medizinische Anwendungen
Metallkomplexe für (potentielle) medizinische Anwendungen

Ein neues Forschungsgebiet innerhalb unserer Arbeitsgruppe ist die Verwendung von Metallkomplexen mit Diiminen, Triazolen und mesoionischen Carbenen für (potentielle) Anwendungen in der Anti-Tumor-Forschung oder als antibakteriell wirksame Substanzen. Dieses Projekt wird in Zusammenarbeit mit Biochemikern und medizinischen Chemikern durchgeführt.

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