Organoxenon-Verbindungen als vielseitige Oxidationsmittel in der metallorganischen Chemie (OrgXeMet)

• Antragsteller: Dr. Alberto Pérez-Bitrián
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 555630982

Eine Vielzahl von Organoxenon-Spezies, bzw. Verbindungen mit Xe−C-Bindungen, sind bekannt und obwohl ihre Reaktivität als elektrophile Transferreagenzien gezeigt werden konnte, wurde ihre Eignung als Oxidationsmittel in der Übergangsmetallchemie bisher nicht untersucht. Ziel von OrgXeMet ist die Untersuchung des Potenzials von Organoxenon-Verbindungen als vielseitige Oxidationsmittel für metallorganische Komplexe, die gleichzeitig eine organische Gruppe mit hoher Atomeffizienz übertragen können. Um dieses Ziel zu erreichen, sind systematische Untersuchungen zur Synthese, des Verhaltens und der Eigenschaften verschiedener Organoxenon(II)-Verbindungen geplant. Dies wird zur Entwicklung maßgeschneiderter Reagenzien führen, die für zielgerichtete Umsetzungen verwendet werden können. Hierzu werden diverse Organoxenonium(II) [RXe]+-Ionen mit verschiedenen organischen Gruppen (R = Aryl, Alkenyl, Alkynyl) und unterschiedlichen Fluorierungsgraden dargestellt, wobei der Schwerpunkt auf Gruppen liegt, die die Stabilität sowie Reaktivität der Verbindungen verbessern können. Auch die Synthese neutraler Organoxenon(II)-Fluoride, wie RXeF, und Diorganoxenon(II)-Spezies RXeR’, ist beabsichtigt. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen sollen Xe-Verbindungen zur Synthese neuartiger 3d-Metallkomplexe eingesetzt werden, die für aktuelle Themen der metallorganischen Chemie relevant sind. Insbesondere ist die Synthese von Ni- und Cu-Komplexen in formal hohen Oxidationsstufen von Interesse, wobei die organische(n) Gruppe(n) elektrophil an das Metallzentrum übertragen wird/werden und nur gasförmiges Xe freigesetzt wird. Der Fokus liegt dabei auf Nickel, da Ni(III)- und Ni(IV)-Komplexe eine zentrale Rolle in Ni-vermittelten und -katalysierten Prozessen spielen können und daher von großem Interesse sind. Unsere Strategie, Organofluorliganden mit Hilfe von Xenon-Reagenzien and Metallzentren zu übertragen, wird die Synthese einer Vielzahl dieser Komplexe ermöglichen. Mechanistische Studien für solche Schlüsseltransformationen, die auf die Entwicklung von Kreuzkupplungsprozessen abzielen, werden durchgeführt. Außerdem sollte die Oxidationskraft der Organoxenon-Spezies groß genug sein, um Cu(III)-Komplexe mit fluorierten Liganden jenseits von CF3 zugänglich zu machen. Dadurch werden neue Typen von Organokupfer(III)-Komplexen entstehen und die Untersuchung des Phänomens des invertierten Ligandenfeldes mit einer Vielzahl verschiedener Liganden erlauben. Dies wird nicht nur den Einsatz modernster quantenchemischer Berechnungen zur Entschlüsselung der elektronischen Struktur der Komplexe, sondern auch moderner spektroskopischer Methoden zur Bestimmung des "physischen" Oxidationszustands der Verbindungen erfordern. Im Allgemeinen ist OrgXeMet ein Projekt, das die Bereiche der Hauptgruppenelementchemie und der Übergangsmetallchemie im Rahmen der Fluorchemie vereint und eine innovative synthetische Strategie mit vielen potenziellen Anwendungen beinhaltet.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Großgeräte: Glovebox
• Gerätegruppe: 4670 Handschuhkästen, Schutzgasanlagen