Mizellare Katalyse: Entwicklung und Anwendung von Amphiphil-gebundenen NHC-Gold(I)-Komplexen

Abstract

Bestandteil laufender Forschung ist, nachhaltige Alternativen zur konventionellen homogenen Katalyse im organischen Reaktionsmedium zu finden. Ein wichtiger Ansatz ist die mizellare Katalyse. Wasser dient als externes Reaktionsmedium, welches keinen Einfluss auf den anthropogenen Klimawandel hat. Aggregate wie Mizellen können organische Reaktionskomponenten im hydrophoben Kern einlagern, so dass dort die Reaktion stattfindet kann. Eine Idee zur Weiterentwicklung der mizellaren Katalyse ist die Verknüpfung von Katalysator und Amphiphil. Dies kann zur besseren Kontrolle des Katalysators im hydrophoben Kern, sowie zur leichteren Produktabtrennug für vereinfachtes Katalysatorrecycling führen. In dieser Arbeit werden zwei verschiedene Amphiphil-gebundene Gold-Katalysatortypen präsentiert. Einerseits wurden Designer-Tensid PQS-gebundene NHC-Gold(I)-Komplexe und andererseits, in einem Kooperationsprojekt mit der Arbeitsgruppe WEBERSKIRCH, amphiphile Blockcopolymer-geträgerte NHC-Gold(I)-Komplexe entwickelt. Beide können verschiedene Cyclisierungsreaktionen katalysieren. Der Fokus dieser Arbeit lag auf der dehydrativen Cyclisierung von Alkindiolen zu Furanen. Im Rahmen dieser Untersuchungen erfolgten ausführliche Optimierungsstudien. Darüberhinaus konnte gezeigt werden, dass das Recycling beider Katalysatortypen über mehrere Cyclen möglich war.

One aim of current research is to find environmentally friendly alternatives to conventional homogenous catalysis, which usually proceeds in organic solvents. An advantageous approach is micellar catalysis with water as bulk solvent, which has no effect on environmental pollution. Aggregates such as micelles are able to incorporate organic reactants within their hydrophobic core where the reaction occurs. One idea to modify micellar catalysis would be the attachment of the catalyst to the amphiphile. Thus, this could result in better control of the catalyst placement in the hydrophobic core plus simplified product separation for catalyst recycling. In this thesis two different types of amphiphile-bound gold catalysts are shown. On the one hand a designer-surfactant PQS-bound NHC-gold(I) complex and, on the other hand, in a cooperation with the WEBERSKIRCH group an amphiphilic block copolymer bound NHC-gold(I) catalyst was developed. Both are able to catalyze different kinds of cyclization reactions. The main focus lies on the dehydrative cyclization of alkynediols to furanes. In this context extensive optimization work was done and recycling of both types of catalysts was demonstrated.