Opis projektu
Pokonanie spadku reaktywności pierwiastków z bloku p
Niektóre z najważniejszych pierwiastków w stosowanych obecnych i przyszłości procesach i technologii można znaleźć w tak zwanym bloku p układu okresowego. Właściwości strukturalne, elektryczne, magnetyczne i katalityczne tych pierwiastków oraz związków z nich tworzonych budzą coraz większe zainteresowanie chemików i inżynierów, ale typowe działania mające na celu zwiększenie ich reaktywności zmieniają ich standardowe stany utleniania, co wpływa niekorzystnie na ich właściwości. Finansowany przez UE projekt pCx4All służy opracowaniu innowacyjnych sposobów zwiększania możliwości reaktywnych wybranych pierwiastków z bloku p w ich stabilnych stanach utleniania. Wykorzystanie ograniczeń strukturalnych i współpracy ligand-pierwiastek umożliwi pomyślne przeprowadzenie reakcji z metalami przejściowymi, ale nie z pierwiastkami z bloku p. Nowatorskie podejście mogłoby zapoczątkować nową erę innowacji z pierwiastkami bloku p w ich zwykłych stanach utleniania.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
69117 Heidelberg
Niemcy