Wasserlösliche N-heterozyklische Carben-Gold(I)-Komplexe

Abstract

Seitdem in der Chemie verstärkt auf die Nachhaltigkeit von Reaktionen geachtet wird, versucht man im Bereich der Katalyse Organometallkomplexe zu synthetisieren, die leicht von ihren Produkten abgetrennt und dadurch wiederverwendet werden können. Ziel ist es, den Verbrauch der meist aufwändig hergestellten Katalysatoren zu verringern. Eine Möglichkeit, dies umzusetzen, ist die Verwendung von wässrigen Zwei-Phasen-Systemen, die eine Rückgewinnung des hydrophilen Katalysators durch Abscheiden des hydrophoben Produktes zulassen. Zu diesem Zweck werden im Rahmen dieser Arbeit die Synthesen wasserlöslicher NHCGoldkomplexe präsentiert. Ihre Hydrophilie konnte durch die Einführung kationischer, ammoniumsalzverknüpfter Liganden erreicht werden. Ihre katalytische Aktivität in Wasser wurde anhand von goldkatalysierten Cycloisomerisierungsreaktionen von Allenen und Alkinen sowie Acetylencarbonsäuren und -amiden demonstriert. Alle Goldkomplexe konnten durch die Extraktion des Produktes mit organischen Lösungsmitteln und den erneuten Einsatz der wässrigen, den Katalysator enthaltenden Phase wiederverwendet werden. Zudem wurde ein ammoniumsalzverknüpfter NHC-Goldkatalysator erfolgreich in der Totalsynthese von 2-epi-Clausemarin A eingesetzt. Der Schlüsselschritt dieser Syntheseroute ist die goldkatalysierte Cyclisierung einer Acetylencarbonsäure in Wasser.

Since an increased attention is paid to the sustainability of reactions, in the field of catalysis organometallic complexes are synthesized, which can easily be separated from the products and therewith be reused. The goal is a reduced consumption of the usually expensive catalysts. An opportunity to realize this objective is the usage of aqueous biphasic systems which allow the recovery of the hydrophilic catalyst by separation of the hydrophobic product. For this purpose, the synthesis of water-soluble NHC-gold complexes is presented within this thesis. Their hydrophilic properties were introduced by cationic, ammonium salt-tagged ligands. Their catalytic activity in water was demonstrated in gold-catalyzed cycloisomerization reactions of allenes and alkynes as well as acetylenic acids and amides. All gold complexes could be recycled by extraction of the product with organic solvents and reuse of the aqueous phase that contains the catalyst. Moreover, an ammonium salt-tagged NHC-gold catalyst could successfully be applied in the total synthesis of 2-epi- Clausemarin A. The key step of this synthetic pathway is the gold-catalyzed cyclization of an acetylenic acid in water.