Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung von Elementarschritten der künstlichen Fotosynthese zur Erzeugung von Wasserstoff. Eine lichtgetriebene Spaltung von Wasser bildet dabei die Grundlage für die Abkehr von der energetischen Nutzung fossiler Rohstoffe hin zur Nutzung von Wasserstoff als Energieträger. Untersuchungen zu den molekularen Abläufen wurden an Hand stöchiometrischer Reaktionen von Titan-Komplexen vorgenommen. Die Generierung von Wasserstoff aus Wasser gelang unter Oxidation der Titan(III)-Verbindung Cp*2Ti(OTf) (Cp* = C5Me5) zu der Titan(IV)-Verbindung Cp*2Ti(OTf)(OH). An Hand verschiedener Reaktionen ähnlicher Titan(III)-Komplexe wurde die für diese Reaktion essentielle Rolle des Triflatliganden identifiziert. In einem zweiten Schritt wurde daraufhin die Fotoreduktion einer verwandten Titan(IV)-Verbindung Cp*2Ti(OH)2 demonstriert und so die prinzipielle Möglichkeit einer Titan-Komplex-katalysierten Wasserspaltung gezeigt. Neben der Fotoreduktion zu Cp*2Ti(OH) wurde unter Abspaltung eines Cp*-Liganden auch der Abbau zu vierkernigen Titan-Clustern beobachtet. Mit dem Ziel die Nebenreaktion zu unterdrücken wurden Untersuchungen zur Wellenlängenabhängigkeit und Modifikationen am Ligandgerüst der Komplexverbindungen vorgenommen. Durch das Einführen chelatisierender Liganden unterschiedlicher Größe konnte die Nebenreaktion unterdrückt werden. Zuletzt wurde die Vereinbarkeit der Eigenschaften von Komplexen beider Teilreaktionen an Hand der Verbindungen Me2Si(C5Me4)2Ti(OTf) und Si2Me4(C5Me4)2Ti(OTf) gezeigt.
This work describes investigations on elemental steps of artificial photosynthesis for the generation of hydrogen. Light-driven water splitting into its elements is the basis of a prospective hydrogen economy application. This work focusses on stoichiometric reactions of titanium complexes. The generation of hydrogen proceeds by oxidation of the trivalent compound Cp*2Ti(OTf) (Cp* = C5Me5) to yield tetravalent Cp*2Ti(OTf)(OH). Considering reactions of different akin trivalent complexes the crucial role of the triflate ligand was identified. In a second step photoreduction of the complex Cp*2Ti(OH)2 was performed. Besides the formation of Cp*2Ti(OH), which in principle demonstrates the feasibility of a catalytic cycle with titanium complexes, side reactions from Cp* elimination were observed, yielding tetranuclear titanium compounds. Studies on the wavelength dependency and modifications of the ligand sphere were performed, resulting in the suppression of side reactions. Finally, the compatibility of essential properties of complexes from the two reaction steps was demonstrated by synthesis of Me2Si(C5Me4)2Ti(OTf) and Si2Me4(C5Me4)2Ti(OTf).