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Sebastian Schöne
Chemistry of the f-elements
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Promotionsarbeiten


Synthese und Charakterisierung niedervalenter Actinidverbindungen mit Amidinaten und deren Analoga

Pic Sebastian Schöne

Promotionsstudent:
Sebastian Schöne
Betreuer:
Prof. Dr. Thorsten Stumpf, Dr. Juliane März (HZDR)
Abteilung:
Chemie der f-Elemente
Zeitraum:
11/2016–10/2019


Die Actinide Thorium, Uran, Neptunium und Plutonium liegen unter reduzierenden Bedingungen, wie sie in einem potentiellen Endlager vorkommen, meist in der vierwertigen Oxidationsstufe vor. Das Migrationsverhalten der Actinidionen wird maßgeblich von der Komplexierung mit anorganischen als auch organischen Liganden bestimmt. Um ein generelles Verständnis für die Wechselwirkungen der Actiniden mit verschiedenen Liganden zu erlangen, ist ein Übergang zu Modellsystemen nötig, welche die Untersuchung von verschiedenen Actinid-Heteroatom-Bindungen erlauben.

Im Rahmen der Promotion werden die Wechselwirkungen der vierwertigen Actinide Th, U, Np und Pu mit Amidinen (R-NH-C(R‘)=N-R) untersucht. Mit diesen Liganden wurden bereits verschiedene Übergangsmetall- sowie Lanthanidkomplexe synthetisiert.1-2 Die in der Promotion genutzten Amidine werden von der Arbeitsgruppe von Prof. Roesky (Karlsruher Institut für Technologie) synthetisiert3 und zur Verfügung gestellt. Die Synthesen der vierwertigen Actinidverbindungen der Amidine erfolgen unter Nutzung von Inertgastechniken (Schutzgasboxen und Schlenk-Apparaturen).

Die hergestellten Komplexverbindungen werden hinsichtlich ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften in Lösung sowie als Feststoff charakterisiert. Die Strukturaufklärung erfolgt mit röntgendiffraktometrischen Untersuchungen (Einkristall- sowie Pulverdiffraktometrie) als auch in Lösung mit verschiedenen spektroskopischen Methoden (NMR, UV-Vis, TRLFS, IR). Des Weiteren sollen im Laufe der Promotion magnetische Messungen (EPR) an den hergestellten Komplexen durchgeführt werden. Quantenchemische Berechnungen, welche anhand der gewonnen Strukturinformationen durchgeführt werden, geben letztendlich Aufschluss über die jeweilige Bindungssituation.

Ein weiterer Teil der Promotion stellt die Folgechemie der hergestellten vierwertigen Actinidverbindungen dar. Hierbei stehen Redoxprozesse im Vordergrund, um schwer zugängliche Oxidationsstufen (z.B. U(III)) zu stabilisieren.

Die Promotion ist Teil des vom BMBF geförderten FENABIUM-Projektes (Förderkennzeichen 02NUK046B).

  1. Edelmann, F. T., Chapter 3 - Advances in the Coordination Chemistry of Amidinate and Guanidinate Ligands. In Advances in Organometallic Chemistry, Anthony, F. H.; Mark, J. F., Eds. Academic Press: 2008; Vol. Volume 57, pp 183-352.
  2. Edelmann, F. T., Chapter Two - Recent Progress in the Chemistry of Metal Amidinates and Guanidinates: Syntheses, Catalysis and Materials. In Advances in Organometallic Chemistry, Anthony, F. H.; Mark, J. F., Eds. Academic Press: 2013; Vol. Volume 61, pp 55-374.
  3. Benndorf, P.; Preuß, C.; Roesky, P. W., Synthesis of Enantiomeric Pure Lithium and Potassium Benzamidinate Complexes. J. Organomet. Chem. 2011, 696 (6), 1150-1155.

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