FWF - Photocatalysis - Photokatalyse mit wasserlöslichen Metallporphyrinen

Metallporphyrine spielen eine wichtige Rolle in vielen natürlich auftretenden Redox-Reaktionen und sind als Photokatalysatoren bekannt. Besonders die wasserlöslichen, unsymmetrischen Verbindungen dieser Art, die sogenannten SAT-Metallporphyrine, bei denen das Metallatom außerhalb der Ringebene liegt, zeigen überaschende Photochemische Eigenschaften. Sie unterliegen effizienten Ladungstransferreaktionen von den Liganden zu den entsprechenden Metallionen (LMCT), wodurch eine starke Lichtabsorption hervorgerufen wird. Dadurch können sie als Photokatalysatoren für chemische Synthesen und für solar energetische Elektronentransferreaktionen eingesetzt werden. Das Ziel des vorliegenden Antrages ist es nun, entsprechende neue SAT-Metallphorphyrine herzustellen und die Mechanismen der zugehörigen Photoredoxreaktionen genau zu untersuchen. Dazu sollen eine Serie von neuen, wasserlöslichen Verbindungen mit Lanthanidenionen als Zentralatomen synthetisiert werden. Durch geeignet grosse Substituenten an den Porphyrinringen, z.B. Bromliganden, kann die Asymmetrie der Moleküle gewährleistet werden. Die photochemischen und photophysikalischen Eigenschaften, sowie die Kinetik und die Thermodynamik der Elektronentransferreaktionen soll mit Hilfe von statischen und zeitaufgelösten laserspektroskopischen Absorptionsmessungen, durch Ramanspektroskopie, mit cyclischer Voltametrie und durch CW- sowie zeitaufgelöster ESR-Spektroskopie untersucht werden. Für die als geeignet erachteten Photokatalysatoren sind dann Untersuchungen in einem Reaktionsreaktor im halbtechnischen Maßstab vorgesehen. Das vorliegende Projekt kann nur mit den experimentellen Ausrüstungen beider beteiligter Institute durchgeführt werden.