Forschung

Die Arbeitsgruppe Schäfer beschäftigt sich mit elementorganischer und metallorganischer Molekülchemie der Hauptgruppenelemente. Der Forschungsschwerpunkt liegt hierbei auf Cyclopentadienylverbindungen, wie beispielsweise Metallocenen und ihren verwandten Metallocenophanen. Insbesondere gilt das Interesse der Koordinationschemie dieser Verbindungsklassen, aber auch ihrer Anwendung in der homogenen Katalyse und der Synthese neuer metallhaltiger Polymere. Wichtige Arbeitstechniken sind die Synthese unter Inertgasbedingungen, die Charakterisierung der Verbindungen durch ein- und zweidimensionale NMR-Spektroskopie in Lösung und im Festkörper, sowie Einkristall-Röntgenstrukturanalyse und DFT-Rechnungen.
Ein wichtiger Fokus in unseren Arbeiten ist der Aspekt der Grünen Chemie, unter anderem in Hinblick auf Magnesiumkatalyse und Dehydrokupplungsreaktionen, sowie der Aktivierung kleiner Moleküle und der Synthese von eisenhaltigen Metallopolymeren.

 

s-Block Katalyse

Metallkatalyse spielt seit jeher eine wichtige Rolle in der Chemie, sowohl im Labormaßstab, wie auch im industriellen Maßstab in der technischen Chemie. Eine der größten Herausforderungen in diesem Bereich ist es, teure und teils giftige Übergangsmetalle durch günstige Alternativen mit hoher Biokompatibilität zu ersetzen. Hier spielen speziell die s-Block Metalle eine wichtige Rolle.
Unsere Arbeitsgruppe entwickelt neue Magnesiumkatalysatoren für verschiedene Anwendungen. Ein wichtiger Fokus liegt dabei auf Cyclopentadienylkomplexen und deren Anwendung in Dehydrokupplungsreaktionen, als "grüne" Alternative zu klassischen Salzeliminierungen.

Cross-Dehydrocoupling of Amines and Silanes Catalyzed by Magnesocenophanes

Magnesocenophane Catalyzed Amine Borane Dehydrocoupling

 

Polyferrocenylmethylen (PFM)

Metallopolymere sind eine wichtige Verbindungsklasse an der Schnittgrenze zwischen Organometallchemie und Materialchemie. Aufgrund der in das Polymer eingebundenen Metallzentren, können sie stimuli-responsive Eigenschaften haben und versprechen eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten. Innerhalb dieser Gruppe, nimmt die Klasse der metallocenbasierten Polymere eine besondere Stellung ein. Insbesondere Ferroceneinheiten bieten eine gute chemische und thermische Stabilität, und besitzen gleichzeitig redoxaktive Eigenschaften.
Unsere Arbeitsgruppe erforscht unter anderem das relativ unbekannten Polyferrocenylmethylen (PFM), also Polymere mit Ferroceneinheiten in der Hauptkette, die nur durch eine Methylengruppe verknüpft sind.

Rings and Chains: Synthesis and Characterization of Polyferrocenylmethylene

Ferrocene and Related Metallocene Polymers

Tetrelocene und Tetrelocenophane

Die Metallocene der Gruppe 14 (Tetrelocene) sind seit mehreren Jahrzehnten bekannt. Dennoch sind ihre Koordinationschemie und die verwandten Metallocenophane (Tetrelocenophane) wenig erforscht.
Unsere Arbeitsgruppe konnte hier die ersten Carbenkomplexe von Tetrelocene strukturell charakterisieren, sowie phosphanyl-funktionalisierte Lewis-amphiphile Derivate darstellen. Erstere sind ein Indiz dafür, dass das Zentralatom Lewis-aciden Charakter besitzt, letztere kommen als Liganden für unterschiedliche Übergangsmetallfragmente zum Einsatz.

Main-Group Metallocenophanes

Carbene Complexes of Stannocenes

Diphosphanylmetallocenes of Main-Group Elements

 

Aktivierung kleiner Moleküle

Die Aktivierung kleiner unreaktiver Moleküle ist eine wichtige Herausforderung und ein Forschungsfeld mit großem Potential. Insbesondere die Umwandlung von thermodynamischen Endprodukten wie CO2 ist von großem Interesse in Hinblick auf regenerative und ressourcenschonende Prozesse in der Chemie.
Unsere Arbeitsgruppe setzt hier auf den Einsatz von Magnesium- und Aluminiumverbindungen, wie beispielsweise Lewis-amphiphilen Phosphanyl-Magnesocenen und Alanen.

Diarylpnictogenyldialkylalanes –
Synthesis, Structures, Bonding Analysis, and CO2 Capture