Prof. Dr. Marc Heinrich Prosenc

Organometallchemie und Katalyse
Entwicklung neuer Katalysatoren
The main research interests are development of new catalyst systems for transformation of natural resources into useful chemical products.
Research topics:
Catalysis, Organometallic and Theoretical Chemistry
Synthesegas Transformation
Durch zunehmend steigende Preise für
Rohöl und gleichzeitig abnehmenden
Quellen wird die Entwicklung alternativer Methoden zur Darstellung von chemischen Grundstoffen zunehmend notwendiger. Eine Möglichkeit bildet die
Umsetzung von Synthesegas, einem
Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid (CO), zu Alkoholen wie Methanol und zu Kohlenwasserstoffen. Weltweit wird bisher ca. 30 Millionen Tonnen
Methanol jährlich mit Hilfe von heterogenen Katalysatoren hergestellt. Obwohl die Methanolherstellung seit 1923
industriell durchgeführt wird, ist der
genaue Mechanismus nicht bekannt.
Die Entwicklung eines Prozesses mit
homogenen Katalysatoren für die COHydrogenierung hätte Vorteile, da der
Reaktionsmechanismus an diesen
Katalysatorsystemen besser zu untersuchen ist und zudem Probleme wie
Wärmetransport und Selektivität besser
zu kontrollieren sind.
Ein wesentliches Problem bei der
Hydrogenierung von CO ist die Bildung
der ersten C-H Bindung. In Abhängigkeit des verwendeten Katalysators wird
daher Wasser oder Alkoholat dem
Reaktionsgemisch zugesetzt, da die
Hydrierung von intermediär gebildeten
CO2 bzw. eines Ameisensäureesters
beschleunigt ist. Ein weiteres Problem
ist die Bildung von Metall-Oxo Komplexen, die gegenüber einer Reaktion mit
H2 inert sind und damit eine Katalyse
verlangsamen.
Die Synthese von späten Übergangsmetall Hydrido-Komplexen als Katalysatoren kann helfen, einige dieser
Nachteile in der Katalyse zu überwinden. Einerseits sind die Metallkomplexe
eher carbophil, d.h. die Bildung eines
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M-C ist gegenüber eines M-O Zwischenproduktes ist günstiger.
Abbildung 1: Hydrido Komplexe als Katalysatoren
Andererseits sollte eine Bildung der ersten C-H Bindung in diesen Systemen
dadurch beschleunigt werden, dass ein
starkes Koordinieren eines CO-Moleküls
an das Übergangsmetallzentrum durch
geeignete Liganden verhindert wird.
Unsere Arbeiten auf diesem Gebiet
umfassen die Synthese der Komplexe,
sowie mechanistische Untersuchungen
zur CO Hydrogenierung.
Institut für Anorganische und
Angewandte Chemie
Universität Hamburg
Martin-Luther-King-Platz 6
20146 Hamburg
E-Mail: [email protected]
Telefon: +49-(0)40-42838-3102
Telefax: +49-(0)40-42838-2883
Beruflicher Werdegang:
1986-93 Studium an der Universität
Konstanz; 1998 Promotion in Anorganischer Chemie in Konstanz; 19982000 Post-Doc-Aufenthalt an der University of North Carolina at Chapel
Hill; seit 2003 Juniorprofessor an der
Universität Hamburg
Polarität von M-C Bindungen
Bei der katalytischen Oxidation von
Methan mit Platin-Katalysatoren ist der
entscheidende mechanistische Schritt
die Umpolung der Polarität der MetallMethyl Bindung durch Oxidation von
Pt(II) nach Pt(IV). Die positivierte
Methylgruppe kann so von Nucleophilen leichter angegriffen werden. Eine
solche Umkehrung ist bei anderen
Metallkomplexen bisher nicht beobachtet worden.
Unsere Forschungsinteressen sind hier
auf eine Übertragung der Reaktivität
der Platin-Systeme auf andere Komplexe gerichtet. Erste theoretische und
Chemiedozententagung 2006
experimentelle Untersuchungen an
vierzähnigen Ligand-Rhodium Komplexen zeigen, daß in diesen Komplexen
ebenfalls ein nucleophiler Angriff am
CH3-Liganden möglich ist, wenn das
Metallzentrum von Rh(III) nach Rh(V)
oxidiert wird. An Methylcobalamin analogen Komplexen kann die Polarität der
Co-Methylgruppe durch axiale Liganden gesteuert werden, was aus einer
linearen Korrelation der 13C1H-Kopplungskonstante der Co-CH3 Gruppe mit
den elektronischen Eigenschaften des
axialen Liganden hervorgeht.