In mehrphasigen Reaktionsmedien in-situ charakterisierbare Nitrosyleisen-Komplexe mit steuerbarer Reaktivität

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Klüfers
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 256760414

Eisen(II)-Salzlösungen reagieren mit Stickstoffmonoxid als Reaktivgas unter Bildung von Nitrosyleisenkomplexen. Die Produktbildung lässt sich durch optische und schwingungs-spektroskopische Methoden verfolgen. Die flüssige Phase ist eine wässrige Lösung, die neben dem Eisen(II)-Edukt vorzugsweise Chelatbildner wie edta enthält, wodurch die Stabilität der Eisen-Nitrosyl-Bindung erhöht wird. In der ersten Förderperiode konnte der Aufbau solcher Nitrosyleisen-Komplexe für eine Reihe verschiedener Co-Liganden geklärt werden, die wie edta zur Klasse der Amincarboxylate gehören. Die nun vorliegenden Erkenntnisse zu Struktur-Eigenschafts-Beziehungen der Eisen(II)/Amincarboxylat/NO-Komplexe bilden die Grundlage, um die heterogene Reaktion der Eisen(II)-haltigen flüssigen Phase mit dem Reaktivgas NO in Wasser als dem optimalen Reaktionsmedium weiter zu entwickeln. So erlaubt die Kenntnis vom Aufbau stabiler Nitrosyleisen-Komplexe die Konstruktion neuer Liganden mit weiter verbesserten Eigenschaften. Neben der weiteren Erhöhung der Bildungstendenz wird angestrebt, die Co-Liganden so perfekt zugunsten des NO-Komplexes anzupassen, dass auch in Anwesenheit von Sauerstoff die Nitrosylierung neben der Oxidation begünstigt ist. Eine auch in der praktischen Anwendung, der NO-Abscheidung aus Rauchgasströmen, störende Nebenreaktion wäre so ausgeschaltet. Sollte es gelingen, auf chemischer Seite die irreversible Oxidation zu benachteiligen, können ingenieur-technische Anpassungen in Blasenströmen die Selektivität der erwünschten Reaktion endgültig sicherstellen.In Methanol als Lösungsmittel gelang in der ersten Förderperiode der Nachweis, dass auch mit reinem Stickstoffmonoxid als Reaktivgas Konkurrenzreaktionen bei der Umsetzung mit Eisen- und Cobalt-Komplexen studiert werden können: die Mononitrosyl- neben der Dinitrosylbildung. Es soll ein handhabbares Reaktionssystem entwickelt werden, in dem die Selektivität für eine der beiden Reaktionen auch hier durch die Bedingungen der Blasensäule verändert werden kann.Neben der weiteren Nutzung der intensiv farbigen Nitrosyleisen-Komplexe bei realen Umsetzungen in Blasensäulen und bei der numerischen Simulation dieser Reaktionen sollen in diesem chemischen Projekt daher zwei neue Felder erschlossen werden: die Steuerung der Konkurrenz Nitrosylierung/Oxidation und die Steuerung der Konkurrenz Mononitrosylierung/Dinitrosylierung.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1740: Einfluss lokaler Transportprozesse auf chemische Reaktionen in Blasenströmungen