Promotie: Charge Separation in Ligand Design - A Dianionic C3-Symmetric Scorpionate That Supports Fe(IV) and Si(II) Centers

Tegenpolen trekken elkaar vaak aan en dit principe geldt ook binnen de chemie. In de wereld van stabiele chemische entiteiten, zoals kristallen en moleculen, is het handhaven van elektroneutraliteit de norm. Elektroneutraliteit betekent dat er een gelijk aantal positieve (protonen) en negatieve (elektronen) ladingen is. Wanneer dit evenwicht echter wordt verstoord, resulteert dit in een fenomeen dat bekend staat als ladingsscheiding (LS). LS veroorzaakt elektrische velden die de beweging van bindende elektronen kunnen beïnvloeden, waardoor de chemische en elektronische eigenschappen van een molecuul veranderen. Dit opent de deur naar nauwkeurige controle over de reactiviteit, een cruciaal aspect voor de ontwikkeling van groenere chemische processen die minderafvalstoffen produceren.

Hoewel LS een veelvoorkomend verschijnsel is in de natuur, blijft het potentieel voor het beheersen van de reactiviteit in synthetische systemen grotendeels onderbelicht en onbenut. Het doel van dit onderzoek is om deze leemte op te vullen door een chemisch systeem te introduceren dat inherent ladingsscheiding vertoont: tris-skatylmethylfosfonium (TSMP(2–)). Deze studie onderzoekt de reactiviteit van TSMP(2–) in de context van coördinatie en hoofdgroepchemie.

Dit onderzoek toont aan dat TSMP(2–) effectief en voor onbepaalde tijd een hoogwaardig Fe(IV)-centrum kan stabiliseren. Hierdoor heeft het de mogelijkheid om zeer specifieke biochemische transformaties na te bootsen die minder afval produceren. We gebruiken een verscheidenheid aan spectroscopische en computationele methoden om de elektronische structuur van deze hoogwaardige soort te onderzoeken. Bovendien leidt TSMP(2–) in combinatie met een siliciumvoorloper tot een silaan met nogal ongebruikelijk gedrag van een Si-H-binding, die zuurder is dan de O-H-binding in benzoëzuur.

We verdiepen ons verder in de oorsprong van deze zuurgraad en koppelen deze aan LS en de ongebruikelijke inter-atomaire hoeken die tot spanning leiden. Dergelijke verfijnde en tegelijkertijd drastische manipulatie van bindingseigenschappen opent nieuwe wegen naar goedkope en duurzame chemische processen.