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Paul Chirik

Chemiker
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Paul J. Chirik (* 13. Juni 1973 in Philadelphia[1]) ist ein amerikanischer Chemiker und aktuell Edwards S. Sanford Professor an der Princeton University.[2] Er hat sich auf metallorganische Chemie, insbesondere auf nachhaltige und umweltfreundliche Katalyse mittels auf der Erde häufig vorkommender Elemente, spezialisiert.[1][3]

Paul Chirik, 2022

Leben

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Seinen Bachelorabschluss erhielt Paul Chirik 1995 mit magna cum laude am Virginia Polytechnic Institute and State University, nach Arbeit unter Joseph Merola.[4] Seine Promotion über den Mechanismus der metallocenkatalysierten Olefinpolymerisation und Hydrometallierung im Arbeitskreis von John Bercaw am Caltech[5] wurde mit dem Hebert Newby McCoy Award ausgezeichnet. Nach einem kurzen Postdoc-Aufenthalt bei Christopher C. Cummins am Massachusetts Institute of Technology ging er 2001 als Assistant Professor an die Cornell University.[1] 2006 wurde er zum Associate Professor befördert und 2009 zum Peter J. W. Debye Professor für Chemie ernannt.[6]

Im Laufe seiner Karriere hat er an über 180 wissenschaftlichen Publikationen mitgearbeitet[3] und ist Miterfinder bei über 15 Patenten. Außerdem hat er bei über 200 nationalen und internationalen Seminaren und Konferenzen Vorlesungen und Vorträge gehalten.[6] Darunter fiel 2012 beispielsweise die Falling Walls Conference in Berlin, wo er einen Vortrag zum Thema "Breaking the Wall of Sustainable Chemistry: How Modern Alchemy Can Lead to Inexpensive and Clean Technology" hielt.[7]

Außerdem hat er über 30 Doktoranden und 20 Postdocs betreut.[2]

Seit 2015 ist er weiterhin Chefredakteur der von der American Chemical Society herausgegebenen Peer-Review-Zeitschrift Organometallics.[8][9][10][11]

Forschungsschwerpunkte

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Das Forschungsgebiet von Chirik kann zwischen der organischen und anorganischen Chemie eingeordnet werden und beinhaltet die Entwicklung von nachhaltigen Methoden in der chemischen Synthese. Die Arbeitsgruppe erforscht unter anderem das von ihnen als "moderne Alchemie" bezeichnete Konzept, in dem das Ligandendesign so gewählt wird, dass die Reaktivität von häufig vorkommenden Metallen die von seltenen nachahmt oder sogar übertrifft. Ein Fokus liegt dabei bei pharmazeutischen und industrierelevanten Fragestellungen. Neben Synthesemethoden finden dabei auch spektroskopische, physikalische und computerchemische Methoden Anwendung. Außerdem untersucht seine Arbeitsgruppe die Funktionalisierung von Distickstoff und die gegenseitige Umwandlung in Ammoniak.[2][3]

Katalyse mit häufig vorkommenden Elementen

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Chiriks Hauptforschungsfeld ist die Katalyse mit Übergangsmetallen, die häufig auf der Erde vorkommen. Beispiele hierfür sind Eisen und Cobalt. Das Ziel dabei liegt darin, pharmazeutische und andere Industriezweige von der Abhängigkeit von knappen und teuren Seltenerdmetallen zu lösen, die gegenwärtig häufig genutzt werden. Seine Arbeitsgruppe hat daher redoxaktive Liganden entwickelt, um die elektronischen Eigenschaften von Übergangsmetallen der vierten Periode so anzupassen, dass eine Vielelektronenchemie möglich wird. Dieses mittlerweile vielfach angewandte Konzept der "Metall-Ligand-Kooperation" wurde unter anderem durch Chirik populär. Er konnte dadurch unter anderem geeignete Katalysatoren für die asymmetrische Hydrierung[12][13], Hydrosilylierung[13][14][15] und Hydroborierung[16] von Olefinen auf Basis von Eisen und Cobalt entwickeln. Diese weisen teils höhere Aktivitäten und Selektivitäten zu ihren Gegenstücken mit selteneren Metallen auf oder können als Katalysatoren für neuartige Cycloadditionsreaktionen dienen.[17][18]

Weiterhin hat Chirik Katalysatoren auf Basis von häufig vorkommenden Elementen entwickelt, die in einer traditionelleren Art arbeiten, bei denen also die elektronischen Änderungen ausschließlich am Metallzentrum stattfinden. Dadurch konnten unter anderem Katalysatoren für die asymmetrische Hydrierung[19][20][21], Wasserstoffisotop Austauschreaktionen[22][23], C–H Borylierungen[24] und Kreuzkupplungsreaktionen[25] durchgeführt werden, die für die Pharmaindustrie von Interesse sind.

Stickstofffunktionalisierung und die gegenseitige Umwandlung von Ammoniak in seine Elemente

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Chirik forscht außerdem an der gegenseitigen Umwandlung von Ammoniak (NH3) und seinen konstituierenden Elementen in Form von N2 and H2. Die Hinreaktion, in der Stickstoff zu Ammoniak und anderen wertvolleren, stickstoffhaltigen Produkten umgesetzt wird, ist heutzutage vom Haber-Bosch-Verfahren abhängig, das einen großen ökologischen Fußabdruck aufweist und ein damit Verbundenes Interesse an Alternativen weckt. Die Rückreaktion hingegen verfolgt die Idee des Nutzens von Ammoniak als kohlenstoffneutralen Kraftstoff.[26]

Mittels homogener Katalyse früher Übergangsmetalle in einer der Fragestellung angepassten Koordinationssphäre war es Chirik möglich neue Routen für die Konversion von Stickstoff in wertvollere, stickstoffhaltige organische Verbindungen zu entwickeln.[27][28][29][30][31]

Durch Verwendung von protonengekoppeltem Elektronentransfer war es Chirik und seinen Mitarbeitern außerdem möglich Ammoniak zu zerlegen um H2 zu bilden. Dabei nutzte er die Schwächung der N–H-Bindung durch Koordination aus.[32][33][34]

Auszeichnungen und Preise

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Einzelnachweise

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  1. ↑ a b c Mitteilung der Cornell Universität. (PDF) Cornell Universität, Oktober 2001, abgerufen am 6. März 2020 (englisch).
  2. ↑ a b c Paul Chirik | Princeton University Department of Chemistry. In: chemistry.princeton.edu. Ehemals im Original (nicht mehr online verfügbar); abgerufen am 21. April 2024 (englisch).@1@2Vorlage:Toter Link/chemistry.princeton.edu (Seite nicht mehr abrufbar. Suche in Webarchiven)
  3. ↑ a b c The Chirik Group. Ehemals im Original (nicht mehr online verfügbar); abgerufen am 21. April 2024 (englisch).@1@2Vorlage:Toter Link/chemlabs.princeton.edu (Seite nicht mehr abrufbar. Suche in Webarchiven)
  4. ↑ Merola Research Group – Organometallic Chemistry ● Catalysis ● Biological Activity. Abgerufen am 29. Februar 2020 (amerikanisches Englisch).
  5. ↑ Former Bercaw Group Members. Abgerufen am 29. Februar 2020.
  6. ↑ a b [1]
  7. ↑ Paul Chirik | Falling Walls. In: falling-walls.com. Falling Walls Foundation, ehemals im Original (nicht mehr online verfügbar); abgerufen am 21. April 2024.@1@2Vorlage:Toter Link/falling-walls.com (Seite nicht mehr abrufbar. Suche in Webarchiven)
  8. ↑ Organometallics welcomes new editor-in-chief: Paul Chirik, Ph.D. Abgerufen am 29. Februar 2020 (englisch).
  9. ↑ Paul Chirik To Lead Organometallics | Chemical & Engineering News. Abgerufen am 29. Februar 2020.
  10. ↑ Paul Chirik (PhD ’00) Named Editor of Organometallics. Ehemals im Original (nicht mehr online verfügbar); abgerufen am 29. Februar 2020 (amerikanisches Englisch).@1@2Vorlage:Toter Link/www.alumni.caltech.edu (Seite nicht mehr abrufbar. Suche in Webarchiven)
  11. ↑ Chirik named new editor-in-chief of Organometallics | Princeton University Department of Chemistry. Archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 8. Februar 2023; abgerufen am 29. Februar 2020.
  12. ↑ Sebastien Monfette, Zoë R. Turner, Scott P. Semproni, Paul J. Chirik: Enantiopure C 1 -Symmetric Bis(imino)pyridine Cobalt Complexes for Asymmetric Alkene Hydrogenation. In: Journal of the American Chemical Society. Band 134, Nr. 10, 14. März 2012, S. 4561–4564, doi:10.1021/ja300503k.
  13. ↑ a b Suzanne C. Bart, Emil Lobkovsky, Paul J. Chirik: Preparation and Molecular and Electronic Structures of Iron(0) Dinitrogen and Silane Complexes and Their Application to Catalytic Hydrogenation and Hydrosilation. In: Journal of the American Chemical Society. 126. Jahrgang, Nr. 42, 1. Oktober 2004, S. 13794–13807, doi:10.1021/ja046753t, PMID 15493939 (englisch).
  14. ↑ A. M. Tondreau, C. C. H. Atienza, K. J. Weller, S. A. Nye, K. M. Lewis: Iron Catalysts for Selective Anti-Markovnikov Alkene Hydrosilylation Using Tertiary Silanes. In: Science. Band 335, Nr. 6068, 3. Februar 2012, S. 567–570, doi:10.1126/science.1214451.
  15. ↑ Hillary Rosner: Modern-Day Alchemy Has Iron Working Like Platinum. In: NYTimes.com. 15. Oktober 2012, abgerufen am 21. April 2024 (englisch).
  16. ↑ Jennifer V. Obligacion, Paul J. Chirik: Bis(imino)pyridine Cobalt-Catalyzed Alkene Isomerization–Hydroboration: A Strategy for Remote Hydrofunctionalization with Terminal Selectivity. In: Journal of the American Chemical Society. Band 135, Nr. 51, 26. Dezember 2013, S. 19107–19110, doi:10.1021/ja4108148.
  17. ↑ Sarah K. Russell, Emil Lobkovsky, Paul J. Chirik: Iron-Catalyzed Intermolecular [2π + 2π] Cycloaddition. In: Journal of the American Chemical Society. Band 133, Nr. 23, 15. Juni 2011, S. 8858–8861, doi:10.1021/ja202992p.
  18. ↑ J. M. Hoyt, V. A. Schmidt, A. M. Tondreau, P. J. Chirik: Iron-catalyzed intermolecular [2+2] cycloadditions of unactivated alkenes. In: Science. Band 349, Nr. 6251, 28. August 2015, S. 960–963, doi:10.1126/science.aac7440.
  19. ↑ M. R. Friedfeld, M. Shevlin, J. M. Hoyt, S. W. Krska, M. T. Tudge: Cobalt Precursors for High-Throughput Discovery of Base Metal Asymmetric Alkene Hydrogenation Catalysts. In: Science. Band 342, Nr. 6162, 29. November 2013, S. 1076–1080, doi:10.1126/science.1243550.
  20. ↑ Stu Borman: Catalysts That Are Less Precious | December 16, 2013 Issue - Vol. 91 Issue 50 | Chemical & Engineering News. Abgerufen am 29. Februar 2020.
  21. ↑ Max R. Friedfeld, Hongyu Zhong, Rebecca T. Ruck, Michael Shevlin, Paul J. Chirik: Cobalt-catalyzed asymmetric hydrogenation of enamides enabled by single-electron reduction. In: Science. Band 360, Nr. 6391, 25. Mai 2018, S. 888–893, doi:10.1126/science.aar6117.
  22. ↑ Renyuan Pony Yu, David Hesk, Nelo Rivera, István Pelczer, Paul J. Chirik: Iron-catalysed tritiation of pharmaceuticals. In: Nature. Band 529, Nr. 7585, Januar 2016, S. 195–199, doi:10.1038/nature16464.
  23. ↑ 'Radiolabeling' lets scientists track the breakdown of drugs | Princeton University Department of Chemistry. Abgerufen am 29. Februar 2020 (englisch).
  24. ↑ Jennifer V. Obligacion, Scott P. Semproni, Paul J. Chirik: Cobalt-Catalyzed C–H Borylation. In: Journal of the American Chemical Society. Band 136, Nr. 11, 19. März 2014, S. 4133–4136, doi:10.1021/ja500712z.
  25. ↑ Jamie M. Neely, Máté J. Bezdek, Paul J. Chirik: Insight into Transmetalation Enables Cobalt-Catalyzed Suzuki–Miyaura Cross Coupling. In: ACS Central Science. Band 2, Nr. 12, 28. Dezember 2016, S. 935–942, doi:10.1021/acscentsci.6b00283, PMID 28058283, PMC 5200927 (freier Volltext).
  26. ↑ Asbjørn Klerke, Claus Hviid Christensen, Jens K. Nørskov, Tejs Vegge: Ammonia for hydrogen storage: challenges and opportunities. In: Journal of Materials Chemistry. Band 18, Nr. 20, 2008, S. 2304, doi:10.1039/b720020j.
  27. ↑ CU researchers find long-sought method for fixing nitrogen. Abgerufen am 29. Februar 2020 (englisch).
  28. ↑ 'Remarkable chemical transformation,' new method for converting nitrogen to ammonia, is discovered by Cornell researchers. Abgerufen am 29. Februar 2020 (englisch).
  29. ↑ Chemists make nitrogen-carbon bonds but skip the ammonia. Abgerufen am 29. Februar 2020 (englisch).
  30. ↑ Donald J. Knobloch, Emil Lobkovsky, Paul J. Chirik: Dinitrogen cleavage and functionalization by carbon monoxide promoted by a hafnium complex. In: Nature Chemistry. Band 2, Nr. 1, Januar 2010, S. 30–35, doi:10.1038/nchem.477.
  31. ↑ Scott P. Semproni, Paul J. Chirik: Synthesis of a Base-Free Hafnium Nitride from N 2 Cleavage: A Versatile Platform for Dinitrogen Functionalization. In: Journal of the American Chemical Society. Band 135, Nr. 30, 31. Juli 2013, S. 11373–11383, doi:10.1021/ja405477m.
  32. ↑ Iraklis Pappas, Paul J. Chirik: Ammonia Synthesis by Hydrogenolysis of Titanium–Nitrogen Bonds Using Proton Coupled Electron Transfer. In: Journal of the American Chemical Society. Band 137, Nr. 10, 18. März 2015, S. 3498–3501, doi:10.1021/jacs.5b01047.
  33. ↑ Máté J. Bezdek, Sheng Guo, Paul J. Chirik: Coordination-induced weakening of ammonia, water, and hydrazine X–H bonds in a molybdenum complex. In: Science. Band 354, Nr. 6313, 11. November 2016, S. 730–733, doi:10.1126/science.aag0246.
  34. ↑ Grant W. Margulieux, Máté J. Bezdek, Zoë R. Turner, Paul J. Chirik: Ammonia Activation, H 2 Evolution and Nitride Formation from a Molybdenum Complex with a Chemically and Redox Noninnocent Ligand. In: Journal of the American Chemical Society. Band 139, Nr. 17, 3. Mai 2017, S. 6110–6113, doi:10.1021/jacs.7b03070.
  35. ↑ Cornell's Paul Chirik wins national research award. In: Cornell Chronicle. (englisch).
  36. ↑ Chirik, Paul J. (englisch).
  37. ↑ Russell Distinguished Teaching Award | Cornell University College of Arts and Sciences Cornell Arts & Sciences. Abgerufen am 1. März 2020.
  38. ↑ Dreyfus Foundation | Dedicated to the advancement of the chemical sciences. (englisch).
  39. ↑ Paul Chirik: Arthur C. Cope Scholar Awardee | March 9, 2009 Issue - Vol. 87 Issue 10 | Chemical & Engineering News. In: cen.acs.org. (englisch).
  40. ↑ Paul Chirik | Blavatnik Awards for Young Scientists. In: blavatnikawards.org. (englisch).
  41. ↑ Paul Chirik presents Dalton Transactions Americas Lecture in Berkeley « Dalton Transactions Blog says: Paul Chirik awarded 2010 Dalton Transactions Americas Lectureship – Dalton Transactions Blog. Abgerufen am 1. März 2020 (amerikanisches Englisch).
  42. ↑ Awardees of JSCC International Awards for Creative Work | 錯体化学会 Japan Society of Coordination Chemistry. Abgerufen am 1. März 2020 (japanisch).
  43. ↑ OCSPP US EPA: Presidential Green Chemistry Challenge: 2016 Academic Award. In: US EPA. 7. Juni 2016; (englisch).
  44. ↑ Congratulations to the 2017 ACS Catalysis Lectureship Recipient: Professor Paul Chirik. In: ACS Axial. 15. August 2017, abgerufen am 1. März 2020 (amerikanisches Englisch).
  45. ↑ CHEM News and Events Distinguished Lectureship Series. Abgerufen am 1. März 2020 (englisch).
  46. ↑ Awards – ORCS. Abgerufen am 1. März 2020 (amerikanisches Englisch).
  47. ↑ Pauling Award Medal 2020. In: uw.edu. University of Washington, abgerufen am 3. September 2020 (englisch).
  48. ↑ ACS 2021 national award winners. Abgerufen am 22. August 2020 (englisch).
  49. ↑ Chirik Wins ACS Catalysis Award | Princeton University Department of Chemistry. Abgerufen am 22. August 2020.
Personendaten
NAME Chirik, Paul
ALTERNATIVNAMEN Chirik, Paul J.
KURZBESCHREIBUNG US-amerikanischer Chemiker
GEBURTSDATUM 13. Juni 1973
GEBURTSORT Philadelphia
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