Forschungsinteressen und Forschungsprojekte

Mit dem Arbeitskreis Weigand wird an der TU Dresden eine junge, dynamische und bereits sehr erfolgreiche und international renommierte Arbeitsgruppe etabliert, deren Forschungsthemen die Facetten der TU Dresden weiter ausbauen werden. Im Fokus der Forschungsaktivitäten des AK Weigand steht die Entwicklung neuartiger Synthesekonzepte in der Hauptgruppenchemie, wobei ungewöhnliche Reaktionseigenschaften und deren Anwendung auch unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit in der Chemie erforscht werden. Die grundlegenden Forschungsrichtungen des AK Weigand lassen sich dabei in vier Teilaspekte aufgliedern (siehe Abbildung):

  • Entwicklung von neuartigen Synthesemethoden
  • P-Element und P-P-Verknüpfungsreaktionen (Polyphosphorgerüste und Heteropnictogenverbindungen)
  • Darstellung von Verbindungen mit neuartigen Bindungsmotiven
  • P4-Funktionalisierung

Hochgeladener, kationische Hauptgruppenelementverbindungen zeigen oft ungeklärten Struktur-Eigenschaftsbeziehungen und stellen damit ein attraktives Feld für die Grundlagenforschung dar. Daraus ergeben sich zukunftweisende Fragestellungen  für die interdisziplinäre Forschung in den Grenzgebieten zur Physik, zu den Materialwissenschaften, zur Biotechnologien, Pharmazie und Umweltchemie, in der dieser Thematik allerdings in der akademischen Forschung bisher nur wenig Aufmerksamkeit geschenkt wurde. Gegenwärtig beschäftigt sich die Arbeitsgruppe Weigand besonders mit Kationen der Elemente der Gruppe 15 (N, P, As, Sb, Bi), allerdings werden die Erkenntnisse auf weitere kationische Hauptgruppenelementsysteme ausgeweitet.

Die zunehmende Bedeutung der Elemente der Gruppe 15 in der homogenen Katalyse, für neuartige anorganische Polymere, als Energiespeicher, funktionelle Moleküle wie Sensoren, molekulare Magneten, OLEDs, ionische Flüssigkeiten, „single-source precursors“ und Wirkstoffe erfordert ein Verständnis ihrer Grundlagenchemie, welche bisher so für diese Elemente nur wenig untersucht wurde. Besonders das Element Phosphor nimmt hier eine besonders wichtige Stellung ein. Ein zentrales Thema der Forschung des Arbeitsgruppe Weigand ist die Erforschung effizienter Synthesewege zu neuen, fundamental wichtigen hochgeladenen, „polyonio-substituierten“ Elementverbindungen, in denen das Zentralatom eine ungewöhnliche lokale Umgebung aufweist, sich in einer neuartigen Bindungsumgebung befindet oder Materialien mit ungewöhnlichen Eigenschaften liefert. Dabei werden „polyonio-substituierte“ Pnictogenzentren zum Aufbau kleiner Moleküle, Ring- und Clustersysteme und zur Aktivierung kleiner Moleküle genutzt.
Für chemische Transformationen wurden solche Systeme bisher kaum in Betracht gezogen.

Im Zuge der Forschungsvorhaben des Arbeitsgruppe Weigand wird die Synthese von „polyonio-substituierten“ Pnictogenzentren und deren Einsatz in fundamentalen chemischen Fragestellungen in den Mittelpunkt der Forschung gestellt und gezielt erforscht. Durch die Identifizierung und Weiterentwicklung neuartiger Strukturen und Bindungsumgebungen für die Elemente der Gruppe 15 ergeben sich daraus neue Impulse für deren Folgechemie. Darüber hinaus lassen sich aufgrund der potentiellen Lewis-Akzeptoreigenschaften Vergleiche mit der Koordinationschemie von Übergangsmetallen ziehen. Vielseitige und effiziente synthetische Methoden erlauben die Darstellung z.B. neuer Heteropnictogenverbindungen, welche zu ausgedehnten Koordinationspolymeren führen sollten und damit eine hohe Relevanz für die Materialforschung ergeben.