Descrizione del progetto
Superare il calo di reattività degli elementi del blocco p
Alcuni degli elementi più importanti per i processi e le tecnologie attuali e futuri possono essere trovati nel cosiddetto blocco p della tavola periodica. Le proprietà strutturali, elettriche, magnetiche e catalitiche di questi elementi e dei composti che ne derivano sono di crescente interesse sia per i chimici che per gli ingegneri. Tuttavia, strategie comuni volte al potenziamento della loro reattività alterano i loro stati di ossidazione standard, con effetti dannosi. Il progetto pCx4All, finanziato dall’UE, sta sviluppando metodi innovativi per aggiungere una reattività eccezionale a elementi del blocco p selezionati nei loro stati di ossidazione stabili. Lo sfruttamento dei vincoli strutturali e della cooperatività ligando-elemento consentirà reazioni attuate con successo con metalli di transizione, ma non con elementi del blocco p. Il nuovo approccio potrebbe inaugurare una nuova era di innovazione con gli elementi del blocco p nei loro stati di ossidazione standard.
Obiettivo
State-of-the-art strategies for p-block element-based bond activations predominantly rely on the activity of low-valent species (e.g. silylenes). However, during bond activation, those species usually collapse into the deep thermodynamic sinks of their standard oxidation states, precluding any catalytic cycles. The present proposal pCX4All develops new concepts that add unique reactivity to the p-block elements Al, Ga, Si, Ge, Sn and P in their stable oxidation states. This is achieved by the generation of planar anti-van’t Hoff/Le Bel configurations, ligand-element cooperativity, and p-block valence isomerism. All those original features are enabled by calix[4]pyrrole – a well-established ligand for transition metals – which has never been used for p-block elements. Challenging bond activations (e.g. dinitrogen) and catalytic transformations (e.g. water splitting and acceptorless dehydrogenative oxidation of alcohols) are tackled with the most abundant elements of the earth crust (e.g. a square-planar, tetracoordinated silicon(IV) or aluminum(III)). The concepts are supplemented by photo-induced reactivity and extended into the field of dynamic covalent chemistry. An integrated synthetic, spectroscopic and theoretical research approach guides the way from fundamental understanding to the application in catalysis and materials. Importantly, general feasibility was recently provided by the successful isolation of the first square-planar coordinated aluminum(III) anion in our laboratories, including the observation of its exciting reactivity. We believe that these objectives will initiate a renaissance of p-block element chemistry in their standard oxidation states, equipped with exceptional reactivity by strong structural constraint and ligand-element cooperativity.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-STG - Starting GrantIstituzione ospitante
69117 Heidelberg
Germania