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23. Oktober bis 26. Oktober 2008

Eine der größten technischen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts ist die effiziente, wirtschaftliche und nachhaltige Gewinnung von Energie aus nicht-fossilen Brennstoffen. Die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie oder direkt in chemische Energie in Form von energiereichen Produkten (wie Wasserstoff, Methanol, Ethanol) wird hierbei einen wichtigen Faktor darstellen. Die katalytische Aktivierung und Funktionalisierung kleiner unreaktiver Verbindungen zur Synthese von Feinchemikalien ist ein weiterer Aspekt der sich zukünftig mit photochemischen Aktivierungsprozessen verzahnen wird.[1-3]

Künstliche Photovoltaik zur licht-getriebenen Stromerzeugung, künstliche Photosynthese zur licht-getriebenen Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff und künstliche heterosupramolekulare Katalysatoren zur licht-getriebenen Synthese von Feinchemikalien basieren zu einem großen Teil auf Koordinationsverbindungen, die einen wesentlichen Bestandteil solcher künstlicher Systeme ausmachen. Im letzten Jahr wurden die ersten Zwei-Komponenten-Photokatalysatoren vorgestellt, die lichtgetrieben H2 aus H2O produzieren und ersteres sogar direkt zur Hydrierung von Tolan weiterverarbeiten können.[4,5]

Gerade für die direkte Nutzung schwer aktivierbarer Verbindungen könnten Photoaktivierungen vielversprechende Lösungsansätze bieten. Viele fundamentale Fragen sind jedoch noch ungelöst:

Wie verlaufen protonen-gekoppelte Multielektronen-Redoxprozesse, Bindungsspaltungen und Bindungsbildungen in künstlichen Photokatalysatoren und wie kann man sie steuern und damit schließlich für eine effiziente Energiegewinnung (in Form von elektrischer Energie, energiereichen Produkten oder Feinchemikalien) nutzen? Wie können Chemiker die natürliche Photosynthese als Inspiration für technologisch relevante Prozesse nutzen?

Welche Eigenschaften müssen Metallkomplexe besitzen, um schwer aktivierbare C-H Bindungen, wie beispielsweise in Alkanen oder Aromaten unter C-H Bindungsbruch gezielt zu aktivieren? Wie kann eine solche Reaktion mit der Funktionalisierung durch kleine, reaktionsträge Verbindungen gekoppelt werden, so dass N2, O2, CO und CO2 direkt in katalytischen Reaktionen zur Synthese von Grund- und Feinchemikalien genutzt werden können?

Auf dem Gebiet der C-H Aktivierung und Funktionalisierung von Alkanen wurden in den letzten Jahren wichtige Fortschritte erzielt, aus denen insbesondere die grundlegenden Arbeiten von Fujiwara, Sen, Periana, Bercaw, Bergman, Crabtree und Hartwig herausragen.[6,7,8] Für katalytische Reaktionen von Alkanen mit O2 und / oder CO gibt es einige, mit CO2 wenige und mit N2 noch keine Beispiele.

Die Möglichkeit, auch Stickstoff als Reagenz in derartigen Reaktionen zu nutzen, ist im Moment noch ein chemischer Zukunftstraum. Um solche „dream reactions“ zukünftig realisieren zu können und bereits bekannte Reaktionen weiter zu optimieren, sollten Chemiker aus den Bereichen der klassischen Anorganischen und Organischen Chemie, insbesondere mit Fokus auf Photochemie und Katalyse, gemeinsam neue Ideen und Konzepte entwickeln.

Daher ist die Zielsetzung des Symposions „Small Molecule Activation and Bioenergy Conversion: Fundamental Coordination Chemistry for Cutting-Edge Technologies“, ausgewiesene Experten auf diesen (zum Teil noch von einander isolierten) Gebieten mit innovativen Nachwuchswissenschaftlern zusammen zu bringen.
[1] Forum on Solar and Renewable Energy, Inorg. Chem. 2005, 44, 6799-6911.
[2] Die Zukunft der Energieversorgung – Herausforderungen und Chancen, Angew. Chem. 2006,119, 52-67.
[3] Artificial Photosynthesis, Wiley-VCH 2005.

Kontakt:

Priv. Doz. Dr. Katja Heinze
Nachwuchsgruppenleiterin
Heisenberg-Stipendiatin
Universität Heidelberg
Anorganisch-Chemisches Institut
Im Neuenheimer Feld 270
69120 Heidelberg
Tel: 06221/548587
Fax: 06221/545707
E-mail: katja.heinze@urz.uni-heidelberg.de
Internet: http://www.chemgeo.uni-hd.de/AC/huttner/heinze/

Dr. Doris Kunz
Nachwuchsgruppenleiterin
Emmy-Noether-Stipendiatin
Universität Heidelberg
Organisch-Chemisches Institut
Im Neuenheimer Feld 270
69120 Heidelberg
Tel: 06221/548449
E-mail: Doris.kunz@oci.uni-heidelberg.de
Internet: http://www.uni-heidelberg.de/institute/fak12/OC/kunz/