The Inorganic Chemistry of the Carl von Ossietzky University was represented in large numbers at the Norddeutsche Doktorandenkolloquium at the FU Berlin: several members of the Müller, Beckhaus and van der Vlugt groups presented their research in the form of posters and presentations to the audience. To her great delight, MSc Marie Würdemann was awarded a prize for her presentation on phospha-BCH-germylenes. Congratulations on the second strike!

Prof. Takeaki Iwamoto (Tohoku University Sendai, Japan) was awarded with the Humboldt Research prize 2023 and is our guest for the next two months.

Steffen Kühn finished his master work in collaboration with the group of Prof. C. Marschner (TU Graz).

Corinna Girschik  and Nadeschda Geibel finalized her master thesis.

Wiebke Marie Wohltmann passed her final Ph.D. exam. Titel of her Ph.D. thesis:
"NHC-stabilisierte Carbenanaloga und Kationen der Elemente der Gruppe 14 für Bindungsaktivierungen"

Despite Lock-Down and Corona, Lukas Bührmann, Jan-Mathis Winkler and Marie Würdemann succesfully finalized their master thesis.

Sandra Künzler passed her final Ph.D. exam. Titel of her Ph.D. thesis:
"Designing New Silyl Lewis Acids for Synthesis and Catalysis"

Dass frustrierte Menschen zuweilen zu radikalem Handeln neigen, ist bekannt. Ähnliche Effekte gibt es aber auch in der Chemie. Hier können sie jedoch sehr nützlich sein. Die Katalysatoren, die man für Brennstoffzellen, Elektrolyseure usw. braucht, enthalten oft Edel- oder Schwermetalle. Diese sind meist teuer und manchmal auch giftig. „Lewis-Paare“ bestehen aus einer Säure und einer Base und damit aus zwei Molekülen, die sich sehr stark anziehen und sich in ihrer Wirkung neutralisieren. Bestehen die Lewis-Paare jedoch aus besonders großen Molekülen mit einer speziellen Bauweise, können sie nicht zusammenkommen – sie sind „frustriert“. Vor gut zehn Jahren entdeckte man, dass diese verhinderten Paare in der Lage sind, beispielsweise mit Wasserstoffmolekülen einen Komplex zu bilden und das Molekül letztlich zu spalten.
Dabei besteht die Lewis-Säure aus einer Verbindung, die das Element Bor enthält; die Lewis-Base enthält das Element Phosphor. An der Universität Oldenburg fand man heraus, dass statt Bor auch Verbindungen mit Silizium sich als Lewis-Säuren eigenen. Phosphor und Silizium kommen im Gegensatz zu Edel- und Schwermetallen sehr häufig in der Natur vor. Zudem sind sie billig.
Auf welche Weise frustrierte Lewis-Paare Reaktionen mit Wasserstoff auf die Sprünge helfen, war bisher unbekannt. Erst jetzt konnte man erste Zwischenschritte der außergewöhnlichen Reaktion identifizieren. Die frustrierten Lewis-Paare bilden sehr reaktive Verbindungen, sogenannte Radikale.
Dies ist ein wichtiger Schritt, um die Reaktionsfreudigkeit der Lewis-Paare besser zu verstehen. Die Forscher
müssen jedoch noch weitere Untersuchungen durchführen, um ihre Schlussfolgerungen verallgemeinern zu
können. Wann frustrierte Lewis-Paare auch in industriellen Prozessen eine entscheidende Rolle spielen könnten, sei bisher noch unklar, hieß es.
A. Merk, H. Großekappenberg, M. Schmidtmann, M.-P. Luecke, Ch. Lorent, M. Driess, M. Oestreich, H. F. T. Klare, T. Müller: „Single electron transfer in frustrated and conventional silylium ion / phosphane Lewis pairs”, Angew. Chem. Int . Ed. 57 (2018) 15267-15271; DOI: 10.1002/anie.201808922

Frustrierte Moleküle verhalten sich radikal

Oldenburger Chemiker finden Hinweise auf Reaktionen mit Lewis-Paaren

Oldenburg. Wasserstoff ist für die chemische Industrie ein wichtiger Rohstoff – und ein umweltfreundlicher Energieträger, etwa für Fahrzeuge mit Brennstoffzellen. Um das träge Molekül allerdings für chemische Reaktionen nutzbar zu machen, sind Reaktionsbeschleuniger nötig. Diese sogenannten Katalysatoren enthalten meist teure Edel- oder giftige Schwermetalle. Ein Forscherteam der Universität Oldenburg und der TU Berlin um den Oldenburger Chemiker Prof. Dr. Thomas Müller hat nun erstmals mit Hilfe von Experimenten wichtige Hinweise darauf gefunden, wie neuartige, ungiftige Katalysatoren – sogenannte „frustrierte Lewis-Paare“ – Wasserstoff zur Reaktion bringen. Die Ergebnisse haben die Forscher jetzt in der internationalen Ausgabe des renommierten Fachmagazins Angewandte Chemie veröffentlicht.

Lewis-Paare bestehen aus einer Säure und einer Base und damit aus zwei Molekülen, die sich sehr stark anziehen und sich in ihrer Wirkung neutralisieren. Bestehen die Lewis-Paare jedoch aus besonders großen Molekülen mit einer speziellen Bauweise, können sie nicht zusammenkommen – sie sind „frustriert“. Vor gut zehn Jahren entdeckten Wissenschaftler, dass diese verhinderten Paare in der Lage sind, beispielsweise mit Wasserstoffmolekülen – die natürlicherweise aus zwei Atomen bestehen – einen Komplex zu bilden und das Molekül letztlich zu spalten. Dabei besteht die Lewis-Säure aus einer Verbindung, die das Element Bor enthält; die Lewis-Base enthält das Element Phosphor. Bereits vor einigen Jahren fanden die Oldenburger Chemiker zudem heraus, dass statt Bor auch Verbindungen mit Silizium sich als Lewis-Säuren eigenen. „Diese Moleküle einzusetzen, um Wasserstoff zur Reaktion zu bringen, wäre wunderbar“, sagt Müller. Denn der Vorteil ist: Phosphor und Silizium kommen im Gegensatz zu Edel- und Schwermetallen sehr häufig in der Natur vor. Zudem sind sie billig und nicht giftig. Auf welche Weise frustrierte Lewis-Paare Reaktionen mit Wasserstoff auf die Sprünge helfen, haben Wissenschaftler bisher jedoch noch nicht verstanden.

Hier setzt die aktuelle Arbeit der Oldenburger Chemiker an: In Experimenten konnten sie erste Zwischenschritte der außergewöhnlichen Reaktion identifizieren. „Wir konnten in unseren Untersuchungen eindeutig zeigen, dass die frustrierten Lewis Paare sehr reaktive Verbindungen, sogenannte Radikale, bilden“, sagt Anastasia Merk, Doktorandin am Institut für Chemie der Universität und Erstautorin der Studie. Nach Ansicht von Müller seien die Erkenntnisse ein wichtiger Schritt, um die Reaktionsfreudigkeit der Lewis-Paare besser zu verstehen. Die Forscher müssen jedoch noch weitere Untersuchungen durchführen, um ihre Schlussfolgerungen verallgemeinern zu können.

Wann frustrierte Lewis-Paare auch in industriellen Prozessen eine entscheidende Rolle spielen könnten, sei bisher noch unklar, sagt Müller. Dies hänge vor allem von wirtschaftlichen Faktoren ab. Er sieht jedoch noch andere Anwendungen für die reaktionsfreudigen Moleküle – und zwar in der Pharmazeutischen Industrie: So könnten künftig Medikamente, bei deren Herstellung Wasserstoff reagieren muss, ohne giftige Metallrückstände hergestellt werden.

Originalpublikation: A. Merk et al. (2018). Single electron transfer in frustrated and conventional silylium ion / phosphane Lewis pairs. Angew. Chem. Int . Ed. 2018, 57. DOI: 10.1002/anie.201808922 

Highlight: D. Schilter (2018). Frustration leads to radical behaviour. Nature Reviews Chemistry 2018, 2, 255.

Weblinks

• uol.de/chemie
• doi.org/10.1002/anie.201808922
• doi.org/10.1038/s41570-018-0047-1  

Anastasia Merk successfully defended her master thesis.

Saskia Rathjen successfully defended her master thesis.

Prof. Kim Baines, University of Western Ontario, Canada, is a guest in our working group in Septemeber  2016

Jelte Nimoth successfully defended his master thesis.

Sandra Künzler successfully defended her master thesis.

Dennis Lutters is awarded this year's Heinz-Neumüller Scholarship

Valentin Morosow successfully defended his master thesis.

Katherina Rüger successfully defended her master thesis.

Prof. Kim Baines, University of Western Ontario, Canada, is a guest in our working group from Septemeber to December 2015

Matti Reißmann passed his final Ph.D. exam successfully. 
"Synthese, Charakterisierung und Reaktivität von silylkationischen Lewis Paaren"

Henning Großekappenberg sucessfully defended his master thesis,

Again this year, 18 students from different schools in Lower Saxony joined our preparation seminar for the annual International Chemistry Olympics where they had the chance to deepen their theoretical knowledge and practice working in a laboratory.

André Schäfer passed his final Ph.D. exam successfully.
"Silyliumionen und Silylkationische Lewispaare"

Patrick Zark passed his final Ph.D. exam successfully.
"Experimentelle und theoretische Untersuchungen zu amino- und silylsubstituierten cyclischen Tetrylen"

Our article "A New Synthesis of Triarylsilylium Ions and Their Application in Dihydrogen Activation" in Angewandte Chemie is ranked as very important paper.
A. Schäfer, M. Reißmann, A. Schäfer, W. Saak, D. Haase, T. Müller,
Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 12636.

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- NWZ 7. December 2011

- Pressemitteilung CvO Universität Oldenburg 455/11

- Chemie.de 23. November 2011

- DWV-Mitteilung 2012, 16, 28

- Wasserstoffspiegel 2012, 4

- A. Schulz, A. Villinger, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, n/a. (Hightlight Article)

Crispin Reinhold successfully defended his master thesis.

Claudia Gerdes passed her final Ph.D. exam successfully.
"Terphenylsubstituierte 7-Silanorbornadiene und das erste 7-Silanorbornadienylkation als Precursorverbindung für ein intermediäres Silyliumyliden"

Dennis Lutters successfully defended his master thesis.

For the fourth time our workgroup held a two day preparation seminar for the annual International Chemistry Olympics. 26 ambitious students from different schools in Lower Saxony joined this course where they had the chance to extend their theoretical knowledge and to experience the practical work in a laboratory.

Crispin Reinhold is awarded this year's OLB-/EWE-Award for outstanding student performance.

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Juliette Berthe, Ph.D. student at Laboratoire Hétérochimie Fondamentale et Appliquée, Toulouse, (Group of Prof. A. Baceiredo) is conducting a research project in our group from February till April.

Nastaran Hayati Roodbari from Teheran University, Teheran, Iran is conducting a research project in our group as an IAESTE student from October till November.

Lena Albers, Corinna Borner, Natalie Kordts and Kai Schütte all successfully defended their Master theses.

Patrick Zark and André Schäfer received both Poster Awards at the XVI International Symposium on Organosilicon Chemistry (ISOS XVI, August 14 - 18, 2011, McMaster University, Hamilton Ontario, Canada) out of a competition of 172 Posters (see www.isos-xvi.org/). They enjoyed (and survived) together the first price, a round trip with a DC3 Dakota. Claudia Gerdes perfected our performance with a Poster of Distinction!

André Schäfer and Claudia Gerdes were also very successful at the Inorganic Discussion Weekend of the Canadian Chemical Society (IDW, August 19 - 21, Crown Plaza, Niagara Falls, Ontario, Canada). André won the poster competition and Claudia's poster received once again a mark of distinction. Needless to say that they presented different topics at both conferences! (see www.isos-xvi.org/post-isos-overview/).

Our article "Stannylium Ions, a Tin(II) Arene Complex, and a Tin Dication Stabilized by Weakly Coordinating Anions" in Chemistry is ranked as very important paper.
A. Schäfer, F. Winter, W. Saak, D. Haase, R. Pöttgen, T. Müller,
Chemistry - A European Journal 2011, 17, 10979.

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- Nachrichten aus Chemie + Technik, March 2012

Our article "Disilylfluoronium Ions - Synthesis, Structure and Bonding" was selected for the front cover of Organometallics.
N. Lühmann, H. Hirao, S. Shaik, T. Müller,
Organometallics 2011, 30, 4087.

Nicole Lühmann passed her final Ph.D. exam successfully.
"Die Anwendung von Organoelementkationen der Gruppe 14 in der CF-Aktivierung und theoretische Studien zu Verbindungen mit einem zweifach koordinierten Siliciumatom"

Nadine Dehnert passed her final Ph.D. exam successfully.
"Reaktion der Halogenide der Gruppe 14 mit 1,5-Diphenylbisbidin"