Description du projet
Remédier à la baisse de réactivité des éléments du bloc p
Certains des éléments les plus importants pour les processus et technologies actuels et futurs se situent dans le bloc p du tableau périodique. Les chimistes et les ingénieurs s’intéressent de plus en plus aux propriétés structurelles, électriques, magnétiques et catalytiques de ces éléments et des composés qui en sont constitués. Cependant, des stratégies communes visant à améliorer leur réactivité modifient leur état d’oxydation standard, avec des effets préjudiciables. Le projet pCx4All, financé par l’UE, développe des moyens innovants d’ajouter une réactivité exceptionnelle à des éléments du bloc p sélectionnés dans leur état d’oxydation stable. L’exploitation de la contrainte structurelle et de la coopérativité des éléments ligands va permettre de mettre en œuvre avec succès des réactions avec des métaux de transition, mais pas avec des éléments du bloc p. Cette nouvelle approche pourrait ouvrir une nouvelle ère d’innovation avec les éléments du bloc p dans leur état d’oxydation standard.
Objectif
State-of-the-art strategies for p-block element-based bond activations predominantly rely on the activity of low-valent species (e.g. silylenes). However, during bond activation, those species usually collapse into the deep thermodynamic sinks of their standard oxidation states, precluding any catalytic cycles. The present proposal pCX4All develops new concepts that add unique reactivity to the p-block elements Al, Ga, Si, Ge, Sn and P in their stable oxidation states. This is achieved by the generation of planar anti-van’t Hoff/Le Bel configurations, ligand-element cooperativity, and p-block valence isomerism. All those original features are enabled by calix[4]pyrrole – a well-established ligand for transition metals – which has never been used for p-block elements. Challenging bond activations (e.g. dinitrogen) and catalytic transformations (e.g. water splitting and acceptorless dehydrogenative oxidation of alcohols) are tackled with the most abundant elements of the earth crust (e.g. a square-planar, tetracoordinated silicon(IV) or aluminum(III)). The concepts are supplemented by photo-induced reactivity and extended into the field of dynamic covalent chemistry. An integrated synthetic, spectroscopic and theoretical research approach guides the way from fundamental understanding to the application in catalysis and materials. Importantly, general feasibility was recently provided by the successful isolation of the first square-planar coordinated aluminum(III) anion in our laboratories, including the observation of its exciting reactivity. We believe that these objectives will initiate a renaissance of p-block element chemistry in their standard oxidation states, equipped with exceptional reactivity by strong structural constraint and ligand-element cooperativity.
Champ scientifique
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
69117 Heidelberg
Allemagne