Photochemische Aktivierung und oxidative Spaltung von N2 und CH4 in homogener Lösung unter Verwendung von Metallkomplexen als stöchiometrische und katalytische Reagenzien

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Im Rahmen des beantragten Projektes wollen wir versuchen, Stickstoff und Methan photochemisch zu aktivieren und zu spalten. An den Schlüsselschritten sind redoxaktive Metallkomplexe beteiligt. Dabei sollen oxidative Spaltungen im Vordergrund stehen. Schließlich ist beabsichtigt, die oxidativen Trennungen mit geeigneten reduktiven Teilschritten zu einem Kreisprozess zu kombinieren, um Photokatalysen zu ermöglichen. Im Idealfall könnte die Spaltung von N2 zu einer Disproportionierung führen:N2 + 2 H2O -→ 2 −IIINH4+ N+IIIO2− (1)Die Produkte in den Oxidationsstufen −III und +III sollten zunächst durch Koordination stabilisiert werden, z.B.:[NH3)5OsN2]2+ OsO4 -hν-→ [NH3)5Os(IIINO+)]3+ [OsO3(−IIIN)]− (2)Die oxidative Spaltung von Alkanen ist in einem thermischen Prozess mit OsO4 bei höheren Temperaturen bereits gelungen. Allerdings konnte die Oxidation auf der Stufe der Alkoholbildung nicht gestoppt werden. Bei einer Photolyse bei Raumtemperatur sollte der selektive Ablauf sehr viel aussichtsreicher sein:CH4 + OsVIIIO4 -→ CH3OH + OsVIO3 (3)Für die Reoxidation von Os(VI) kommen insbesondere zwei potentielle Photolysen mit Wasser oder Sauerstoff als Oxidationsmittel in Betracht.