Activation of small molecules by copper and cobalt complexes via proton-coupled multi-electron transfer reactions and the application in catalysis
铜钴配合物质子耦合多电子转移反应活化小分子及其催化应用
基本信息
- 批准号:243146177
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Independent Junior Research Groups
- 财政年份:2013
- 资助国家:德国
- 起止时间:2012-12-31 至 2020-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Many redox reactions in nature and chemistry proceed in the transfer of both, electrons and protons, and in fact, this concept is utilised in the water oxidation of the photosystem II (PS II). At the oxygen evolving centre in the PS II four consecutive single electron transfer steps lead to the oxidation of water. Three out of the four electron transfer steps are most likely coupled to a proton transfer. The (almost) simultaneous transfer of protons and electrons avoids the formation of high energy intermediates, which could be formed in consecutive transfer steps. The mimicking of this reaction is the key step for an energy change from fossil to sustainable fuels. The synthesis of C1-fuels or H2 requires electrons in order to reduce the precursors CO2 or protons. Water is a cheap and widely available source of electrons and the only side product in the water oxidation reaction would be the natural gas oxygen. Among others, the oxidation of water can be performed by transition metal complexes.The project targets the activation of small molecules, in particular the oxidation of water and the reductive cleavage of laughing gas (N2O) by cobalt and copper complexes. Complexes with the earth abundant metal ions copper and cobalt are able to accumulate two or more redox equivalents and thus, to facilitate multistep redox reactions. The complexes feature a very robust ligand scaffold. Furthermore, they may stabilise in-situ formed intermediates and avoid the formation of high energy intermediates in the reaction cascade by coupling electron donation/acceptance with proton donation/acceptance.Novel cobalt and copper complexes will be synthesised and subsequently investigated with respect to their ability to facilitate the proton coupled electron transfer. The concept will be then used to activate small molecules. Stable mono- and dinuclear compounds, which can accumulate multiple redox equivalents, will be exploited for (electro)chemical water splitting catalysis. In addition, copper complexes with a central RS−-unit will be synthesised and utilised for functional studies of N2O-decomposition as model compounds for the N2O-reductase. N2O is the second to last product of the denitrification and naturally decomposed by the N2O-reductase in N2 and water by transferring two electrons and two protons to N2O.
自然界和化学中的许多氧化还原反应在电子和质子的转移中进行,实际上,这种概念用于光系统II的水氧化(PS II)。在PS II中的氧气进化中心,四个连续的单电子传输步骤导致水的氧化。四个电子传输步骤中的三个很可能是耦合到质子传输的。 (几乎)简单的质子和电子转移避免了高能中间体的形成,这些中间体可以在连续的传输步骤中形成。模仿这种反应是从化石到可持续燃料的能量变化的关键步骤。 C1燃料或H2的合成需要电子以减少前体CO2或质子。水是一种廉价且可广泛可用的电子来源,水氧化反应中唯一的侧面产品是天然气氧。除其他外,可以通过过渡金属复合物进行水的氧化。该项目靶向小分子的激活,尤其是水的氧化以及钴和铜复合物的笑气(N2O)的裂解减少。与地球丰富的金属离子铜和钴的络合物能够积累两个或多个氧化还原等效物,因此可以促进多步氧化还原反应。这些复合物具有非常强大的配体脚手架。此外,它们可能稳定在原位形成的中间体,并通过将电子捐赠/接受与质子捐赠/接受度耦合,避免在反应级联中形成高能中间体。NovelCobalt和Copper Complexse将合成并随后对其构建Proton Coupled Electron的能力进行研究,并随后进行研究。然后,该概念将用于激活小分子。将探索(电)化学水分裂催化的稳定的单核化合物,可以累积多种氧化还原等效物。此外,将合成具有中央RS的铜配合物 - 将单位合成并用于N2O分解的功能研究,作为N2O-还原酶的模型化合物。 N2O是二硝化的第二产物,并通过将两个电子和两个质子转移到N2O中,在N2中由N2O还原酶自然分解。
项目成果
期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Copper Complexes with NH-Imidazolyl and NH-Pyrazolyl Units and Determination of Their Bond Dissociation Gibbs Energies.
具有 NH-咪唑基和 NH-吡唑基单元的铜配合物及其键解离吉布斯能的测定
- DOI:10.1021/acs.inorgchem.5b02084
- 发表时间:2016
- 期刊:
- 影响因子:4.6
- 作者:A. Wilting;M. Kügler;I. Siewert
- 通讯作者:I. Siewert
Electrochemical CO2 Reduction Catalyzed by Binuclear LRe2(CO)6Cl2 and LMn2(CO)6Br2 Complexes with an Internal Proton Source.
双核 LRe2(CO)6Cl2 和 LMn2(CO)6Br2 配合物与内部质子源催化电化学 CO2 还原
- DOI:10.1021/acs.accounts.1c00609
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:18.3
- 作者:I. Siewert
- 通讯作者:I. Siewert
Dinuclear Rhenium Complex with a Proton Responsive Ligand as a Redox Catalyst for the Electrochemical CO2 Reduction.
具有质子响应配体的双核铼络合物作为电化学 CO2 还原的氧化还原催化剂
- DOI:10.1021/acs.inorgchem.7b00178
- 发表时间:2017
- 期刊:
- 影响因子:4.6
- 作者:A. Wilting;T. Stolper;R. A. Mata;I. Siewert
- 通讯作者:I. Siewert
Thermochemistry of a Cobalt Complex with Ionisable Pyrazole Protons
具有可电离吡唑质子的钴配合物的热化学
- DOI:10.1002/ejic.201800347
- 发表时间:2018
- 期刊:
- 影响因子:2.3
- 作者:M. Wilken;C. Würtele;M. Kügler;F. Chrobak;I. Siewert
- 通讯作者:I. Siewert
Electrocatalytic Dihydrogen Production with a Robust Mesoionic Pyridylcarbene Cobalt Catalyst.
- DOI:10.1002/anie.201506061
- 发表时间:2015-11
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Margarethe van der Meer;E. Glais;Inke Siewert;B. Sarkar
- 通讯作者:Margarethe van der Meer;E. Glais;Inke Siewert;B. Sarkar
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Professorin Dr. Inke Siewert其他文献
Professorin Dr. Inke Siewert的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Professorin Dr. Inke Siewert', 18)}}的其他基金
Synthese von tridentaten Lewis-Säuren und ihr Einsatz als optische Sensoren für umweltrelevante Anionen
三齿路易斯酸的合成及其作为环境相关阴离子光学传感器的用途
- 批准号:
152906741 - 财政年份:2009
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Fellowships
NSF-DFG Echem: Electrochemical Hydrogenation of Amides and Esters
NSF-DFG Echem:酰胺和酯的电化学氢化
- 批准号:
459920716 - 财政年份:
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
NSERC-DFG SUSTAIN: Electroreductions of C=O bonds catalyzed by borohydrides
NSERC-DFG SUSTAIN:硼氢化物催化的 C=O 键电还原
- 批准号:
534359418 - 财政年份:
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
相似国自然基金
化学小分子激活YAP诱导染色质可塑性促进心脏祖细胞重编程的表观遗传机制研究
- 批准号:82304478
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
小分子代谢物Catechin与TRPV1相互作用激活外周感觉神经元介导尿毒症瘙痒的机制研究
- 批准号:82371229
- 批准年份:2023
- 资助金额:49 万元
- 项目类别:面上项目
不同胆汁酸亚型激活GPBAR差异调控非小细胞肺癌进展的分子机制研究
- 批准号:32371363
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
可激活的直接NIR-II区化学发光小分子探针的设计和构建及其活体内的双模态成像研究
- 批准号:22304001
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
活性小分子3D5通过LORE激活植物免疫的分子机制研究
- 批准号:32300249
- 批准年份:2023
- 资助金额:30.00 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
Endothelial-Leukocyte Adhesion in CAR T Cell Treatment Associated Neurotoxicity
CAR T 细胞治疗相关神经毒性中的内皮-白细胞粘附
- 批准号:
10735681 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Transcriptomics of adherent endothelial cells for improved endothelialization of small-diameter vascular grafts
贴壁内皮细胞的转录组学用于改善小直径血管移植物的内皮化
- 批准号:
10543136 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Myocardial-associated B lymphocytes and inflammatory injury
心肌相关B淋巴细胞与炎症损伤
- 批准号:
10543825 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Small Molecule Activation and Homogeneous Catalysis with Organometallic Molecules Based on Sustainable Transition Metals
基于可持续过渡金属的有机金属分子小分子活化和均相催化
- 批准号:
RGPIN-2018-03693 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual