Willkommen im Arbeitskreis Willner

Willner, Helge, Prof., Dr. rer. nat

Persönliche Angaben

• Jahrgang 1947 geboren in Hamm / NRW

Beruflicher Werdegang

• 1963-1966 Chemielaborantenlehre bei der Firma Schering AG in Bergkamen.
• 1966-1969 Staatliche Ingenieurschule in Essen, Ing. grad. mit Zuerkennung der Hochschulreife.
• 1969-1971 Chemiestudium an der Westfälischen-Wilhelms-Universität in Münster.
• 1974 Promotion bei H.-J. Becher über "Matrixeinflüsse auf die inneren Schwingungen teraedrischer Anionen und Moleküle"
• 1974 Wissenschaftlicher Assistent an der Ruhr-Universität Bochum (A. Haas)
• SS 1977 Forschungsaufenthalt bei L. Andrews, University of Virginia, Charlottesvill, USA
• 1981 Habilitation an der Ruhr-Universität Bochum über "Binäre Schwefel- und Selenfluoride in niedrigen Oxidationsstufen"
• 1982 C3-Professur für Anorganische Chemie an der Universität Hannover
• 1989 Forschungsfreisemester an der UBC, Vancouver, Canada bei F. Aubke
• 1992 Gastprofessur an der Universität La Plata, Argentinien
• 1998 C4-Professur für Anorganische Chemie an der Universiät Duisburg (Nachfolge P. Sartori)
• 2003 Wechsel an die Universität Wuppertal (Nachfolge H. Bürger)
• 2013 Ruhestand

Forschungsrichtungen

Synthesechemie, Molekülspektroskopie (NMR, IR, Raman, UV, MS), Matrixisolierung

• Binäre Verbindungen wie z.B. die Radikale SF, SF₃, SF₅, ClO₃, ClO₄, niedere Selenfluoride SeF₂, FSeSeF, SeSeF₂ und viele Oxy- und Peroxyradikale konnten unter den Bedingungen der Matrixisolationstechnik erstmals erzeugt und IR-/UV-spektroskopisch eindeutig charakterisiert werden.
• Die Erdatmosphäre ist ein riesiger Photoreaktor in dem eine große Zahl kleiner reaktiver anorganischer Moleküle gebildet werden. Einige mögliche Abbauprodukte von FCKW-Ersatzstoffen (teilfluorierte Kohlenwasserstoffe und Ether), von SF₆ und anderen Halogenverbindungen in der Atmosphäre haben in den letzten Jahren unser Interesse geweckt. So wurde von uns die Chemie und Spektroskopie der Radikale CF₂, FCO₂, CF₃O_x, SF₅O_x, x = 0-3 der Peroxynitrate XOONO₂, X = CF₃, FCO, CF₃CO, der Isomeren XNO₂, XONO (X = Cl, Br) und der niedrigen Chloroxide wie ClClO₂, ClOOCl, ClOClO, ClOO, OClO intensiv untersucht. Ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften sind von Bedeutung für die Modellierung der chemischen Vorgänge in der Atmosphäre sowie der Veränderung des Strahlungshaushaltes und damit des Weltklimas durch antropogene Einwirkung.
• Seit 20 Jahren verwenden wir Supersäuren, um die Koordinationschemie der d-Block Metalle weiter zu entwickeln. So haben sich Supersäuren als Reaktionsmedien zur Bildung von homoleptischen Metallcarbonyl-Kationen erwiesen. In HF/SbF₅ lassen sich hochreaktive "nackte" Metallkationen erzeugen, die unter sehr milden Bedingungen carbonyliert werden (50°C, 1 bar CO) und sich so als thermisch stabile Salze von Metallcarbonyl-Kationen mit [Sb₂F₁₁]^- als Gegenion isolieren lassen. Die bisher erzeugten Salze mit den neuen homoleptischen Kationen, wie z.B. [M(CO)₆]²⁺ (M = Fe, Ru, Os); [M(CO)₆]³⁺, [M(CO)₄]⁺ (M = Rh, Ir); [M(CO)₄]²⁺ (M = Pd, Pt); [Au(CO)₂]⁺ und [Hg(CO)₂]²⁺ weisen ungewöhnliche Bindungseigenschaften auf, sind Bausteine für die Synthese weiterer kationischer Komplexe und potentielle Katalysatoren für organische Synthesen. In den Carbonyl-Kationen ist das CO an den Metallzentren überwiegend σ-gebunden und die CO-Bindung stark polarisiert. Die geringe M<-CO π-Rückbindung und die positive Partialladung am C-Atom äußern sich in langen M-C Bindungen, kurzen C-O Bindungen, hohen Wellenzahlen der CO-Streckschwingungen (bis 150 cm^-1 höher als im freien CO) und niedrigen ¹³C-NMR-Verschiebungen (bis δC = 121 ppm).
• Mit den von uns synthetisierten Boraten [B(CN)₄]^-, [B(CF₃)₄]^- und weiteren schwach koordinierenden Anionen konnten in den letzten Jahren viele interessante Kationen stabilisiert sowie neue ionische Flüssigkeiten und Elektrolyte entwickelt werden. Das [B(CF₃)₄]^--Anion ist stabil unter stark reduzierenden (Na / NH₃) und oxidierenden (F₂ / aHF) Bedingungen. Von konz. Schwefelsäure wird es jedoch unter Bildung von (CF₃)₃BCO angegriffen. Dieses ungewöhnliche Borcarbonyl ist in seinen Bindungseigenschaften und seiner Reaktivität vergleichbar mit den o. g. Metallcarbonyl-Kationen, aber leichter handhabbar. Ein Überblick über einige Reaktionen zeigen die nachfolgenden Schemata:

Mit der neuen Supersäure aHF/(CF₃)₃BCO war es möglich Co₂(CO)₈ oxidativ zu [Co(CO)₅][(CF₃)₃BF] zu carbonylieren - ein erstes Beispiel eines trigonal-bipyramidalen Carbonyl-Kations.

Arbeitsgebiete

• Reaktive kleine Moleküle.
• Carbonylkationen der d-Block Metalle in supersauren Medien.
• Ionische Flüssigkeiten und schwach koordinierende Anionen.
• Matrixisolierung von Radikalen, kurzlebigen Molekülen, Konformere Photochemie.
• Weiterentwicklung Stock´scher Vakuumtechniken.

Besondere Einrichtungen

• Fluorlabor für Direkt- und Elektrofluorierungen. Reinigung von Fluor.
• FT-IR-, FT-Raman-, UV/VIS-, Diodenarray-, Massen-, NMR-Spektrometer
• Thermoanalytik DTA, DTG, DSC.
• Cryo-Lager für thermolabile Verbindungen, Tieftemperaturmesszellen, Photoreaktoren, Helium-Lecksuchgerät

Lehre: Skripte, Folien und Übungen

Publikationen

• Publikationen zwischen 1973 und 1990
• Publikationen zwischen 1991 und 1995
• Publikationen zwischen 1996 und 1999
• Publikationen zwischen 2000 und 2001
• Publikationen zwischen 2002 und 2003
• Publikationen zwischen 2004 und 2005
• Publikationen zwischen 2006 und 2007
• Publikationen zwischen 2008 und 2009
• Publikationen zwischen 2010 und 2011
• Publikationen 2012
• Lehrbücher
• angemeldete und erteilte Patente
• Zusätzliche Publikationen

Kooperationen / Gastwissenschaftler

Viele Forschungsarbeiten erfolgen in nationalen und internationalen Kooperationen mit Kollegen anderer Universitäten und mit Industriepartnern (hier ist besonders die Firma Merck KGaA
Darmstadt zu nennen).

Dr. Sean McGrady
Oxford, England

1990

Royal Soc.

Dr. Anatoli Owsiannikow
Moskau, Russia

1992

VW-Stiftung

Dr. Sonia Ulic
La Plata, Argentina

1993/94

DAAD

Prof. Dr.Gustavo Argüello
Cordoba, Argentina

1993/94

AvH

Prof. Dr. F. Aubke
Vancouver, Canada

1995/96

AvH

Dr. K. Gholivand
Teheran, Iran

1998

Iran

Prof. Dr.Gustavo Argüello
Cordoba, Argentina

1998

AvH

Prof. Dr. Eduardo Varetti
La Plata, Argentina

1998

AvH

Prof. Dr.Gustavo Argüello
Cordoba, Argentina

2000

DAAD

Prof. Dr. Carlos Della Vedova
La Plata, Argentina

2000

DAAD

Prof. Dr. F. Aubke
Vancouver, Canada

2000

AvH

Prof. Dr. F. Aubke
Vancouver, Canada

2001

H. Hertz - Stiftung

Dr. Michael Berkei
Universität Dortmund

2001

DFG

Prof. Dr.Gustavo Argüello
Cordoba, Argentina

2003

DAAD

Prof. Dr. J. Francisco
Purdue, USA

2003

AvH

Prof. Dr. J. Francisco
Purdue, USA

2004

AvH

Prof. Dr.Gustavo Argüello
Cordoba, Argentina

2004

VW - Stiftung

Prof. Dr.Gustavo Argüello
Cordoba, Argentina

2005

VW - Stiftung

Prof. Dr. Rosana Romano
La Plata, Argentinien

2008

DAAD

Dr. Z. Zelinger
Prag, Tschechien

2005/09

DAAD

Prof. Dr. S. Urban
Prag, Tschechien

2005/09

DAAD

Prof. Dr. Michael Gerken
Lethbridge, Canada

2009/10

SL

Dr. Xiaoging Zeng
Peking, China

2008/10

AvH

Bildergalerie