Synthese von polymeren, Au(I)-NHC-geträgerten Materialien und ihre Anwendung in der mizellaren Katalyse

Abstract

Eine der wichtigsten Herausforderungen in der modernen chemischen Synthese und Katalyse ist die Umsetzung von Prozessen, die wesentliche Anforderungen der Grünen Chemie berücksichtigen. Dieses Thema hat in den letzten Jahrzehnten vor dem Hintergrund der vorranschreitenden Umweltverschmutzung und der Schonung natürlicher Ressourcen an Bedeutung gewonnen. Zu den größten Herausforderungen für die chemische Industrie gehören das Katalysator-Recycling und die Verwendung von umweltfreundlichen Lösungsmitteln. Es ist bekannt, dass die Verwendung von polymeren Trägermaterialien, insbesondere die Verwendung von amphiphilen Blockcopolymeren, durch die Bildung von mizellaren Nanopartikeln die Anwendung der Übergangsmetallkatalyse in nachhaltigen Lösungsmitteln wie Wasser ermöglicht. Eine kovalente Immobilisierung am hydrophoben Kettensegment des Polymers erlaubt die Lokalisation im Mizellkern und die Anwendung dieser Systeme in der mizellaren Katalyse. Auch hydrophobe Substrate werden so für die Umsetzung in Wasser zugänglich gemacht. Außerdem ermöglicht dieser Ansatz die Verwendung von hydrophoben und stereoselektiven Ligandensystemen wie NHC-Liganden bei der mizellaren Katalyse in Wasser. Aus diesem Grund wurden in dieser Arbeit verschiedene Au(I)-NHC-Komplexes auf amphiphilen RAFT-Blockcopolymeren immobilisiert. Dabei erfolgte die Immobilisierung im hydrophoben Teil der Blockcopolymere. Diese bildeten in Wasser oberhalb der kritischen Mizellbildungskonstante Mizellen aus. Die sich bildenden Nanoreaktoren konnten in verschiedenen mizellaren Katalysereaktionen in Wasser erfolgreich verwendet werden. Dabei wurden unterschiedliche Katalysator- und Polymerstrukturen realisiert und miteinander kombiniert, charakterisiert und deren Auswirkungen auf das Aggregationsverhalten, der sich in Wasser bildenden Überstrukturen und die damit zusammenhängenden Effekte in der mizellaren Katalyse untersucht. Neben sehr guten katalytischen Aktivitäten war auch die Rezyklierung der Katalysatorsysteme möglich.