Forschung am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung

Den Schwerpunkt der Forschung unserer Abteilung bildet die Entwicklung neuer chemischer Reaktionen. Wir versuchen, neue molekulare Strukturen und Reaktivität zu entdecken, die zu interdisziplinären Herausforderungen der Wissenschaft beitragen können. Unser Labor arbeitet im Bereich der synthetischen organischen Chemie sowie der metallorganischen Chemie und in der Synthese komplexer Moleküle. Außerdem beschäftigen wir uns mit mechanistischen Studien, um leichter Zugang zu denjenigen Molekülen zu erhalten, die für Katalyse, Medizin und die Materialwissenschaften von Interesse sind. [mehr]

Die Forschung unserer Gruppe legt den Fokus auf die Entwicklung neuer Katalysekonzepte innerhalb der Organokatalyse, der Übergangsmetallkatalyse sowie in begrenztem Maße der Biokatalyse. Seit 1999 konzentrieren wir uns hierbei auf die enantioselektive Organokatalyse als fundamentalem, die Bio- und Übergangsmetallkatalyse ergänzendem Ansatz. Wir entwickeln begeistert "neue Reaktionen”, entwerfen und bestimmen Prinzipien zur Entwicklung neuartiger Organokatalysatoren, erweitern das Substratspektrum von etablierten Organokatalysatoren wie Prolin, verwenden Organokatalyse in der Synthese von Natur- und Wirkstoffen und untersuchen detailliert die Mechanismen, mit denen Organokatalysatoren Substrate aktivieren. Darüber hinaus hat unsere Gruppe 2005 erstmalig das Konzept der asymmetrischen Gegenanion-vermittelten Katalyse (ACDC) als neues Prinzip für die asymmetrische Katalyse identifiziert. Dieser Ansatz hat sich inzwischen innerhalb unserer Gruppe und weit darüber hinaus zu einer allgemeinen Strategie für die asymmetrische Synthese mit Anwendungen in der Organokatalyse, der Übergangsmetallkatalyse sowie der Lewissäurekatalyse entwickelt. [mehr]

Die Arbeit der Gruppe konzentriert sich auf die Synthese und Charakterisierung von anorganischen Materialien und richtet hierbei den Fokus auf die heterogene Katalyse. Besonders wichtig sind dabei Materialien mit hohen Oberflächen und einer kontrollierbaren Porosität und nanostrukturierte Katalysatoren.  Die untersuchten Reaktionen beinhalten Modellreaktionen, wie CO Oxidation und energierelevante Umsetzungen, wie z. B. die Aktivierung von Methan, die Umwandlung von Biomasse, die Zersetzung von Ammoniak und das Katalysespeichern von Wasserstoff.  Diese Forschung wird betrieben mittels Untersuchungen an den Grundprozessen zur Herstellung von Feststoffen. [mehr]

Die Forschung in der Abteilung Metallorganische Chemie beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit der Entwicklung und dem Verständnis von metallorganischen Verbindungen und Katalysatoren, sowie deren Anwendung auf die Synthese strukturell komplexer Zielmolekülen mit biologischer Wirkung. Besondere Aufmerksamkeit gilt der Entwicklung und Erprobung katalytischer Methoden für die C-C Bindungsbildung. Langzeitprojekte von aktuellem Interesse betreffen die Metathese von Alkenen und Alkinen, die Entwicklung und Anwendung von π-Säuren (Platin, Gold, usw.), die Eisen Katalyse sowie Kreuzkupplungen im Allgemeinen.

Außerdem beschäftigt sich die Abteilung mit der Entwicklung neuartiger Donor Liganden, einschließlich neuer Carben-Typen und formal nullwertiger Kohlenstoff-Verbindungen. Alle Methoden werden durch Anwendungen auf die Totalsynthese und "umgelenkte" Totalsynthese von Naturstoffen und pharmazeutischen Wirkstoffen im Detail erprobt. [mehr]

Unseren Abteilung beschäftigt sich mit der Grundlagenforschung im Zusammenhang mit der Aktivierung kleiner Moleküle durch Übergangsmetalle im weitesten Sinne sowie mit der Entwicklung und Anwendung von Methoden der Quantenchemie. Die Aktivitäten der Gruppe umfassen drei große, miteinander verknüpfte Bereiche:

I.   Entwicklung neuer quantenchemischer Methoden
II.  Computerchemie
III. Molekulare Spektroskopie

Das übergeordnete Ziel der Abteilung ist es, komplexe Reaktionsmechanismen der Übergangsmetallkatalyse auf der Ebene der Elektronenstruktur zu entschlüsseln. Da die experimentellen Methoden zur Untersuchung der Elektronenstruktur zahlreiche Arten der Spektroskopie umfassen, ist ein grundlegendes Verständnis der Zusammenhänge von Struktur und Spektren von zentraler Bedeutung. Auch die Charakterisierung von wichtigen Reaktionsintermediaten kann praktisch immer ausschließlich durch die Interpretation von Spektren erfolgen, die transient oder über quenching Techniken erhalten wurden. Die allgemeine Vorgehensweise unserer Arbeiten beinhaltet die Kombination von theoretischen und experimentellen Techniken. Wenn nötig, werden die entsprechenden Methoden im Hause entwickelt. Des Weiteren ist die Abteilung weltweit in zahreiche wissenschaftliche Projekte eingebunden. [mehr]

Unsere Forschung beinhaltet die Einführung der Molekularbiologie in die synthetische Organische Chemie mit dem Ziel, gerichtete Evolution stereoselektiver Enzyme als Katalysatoren für asymmetrische Reaktionen zu betreiben. Im Vordergrund steht die Entwicklung von Techniken zur raschen Durchmusterung des Proteinsequenz-Raumes sowie die Implementierung von Hochdurchsatz-Screeningsystemen. Stereo- und regioselektive C-C und C-H aktivierende Oxidationen von einfachen und komplexen organischen Verbindungen sowie Hydrolyse-Reaktionen bilden Schwerpunkte [mehr]