Darstellung von Cyclodextrin-basierten N-Heterocyclischen Carben-Gold(I)-Komplexen und ihre Anwendung

Abstract

Die Entwicklung von reaktiven, selektiven und recyclebaren Katalysatoren ist ein wichtiger Teil der modernen Forschung, wobei die Nachhaltigkeit der katalytischen Systeme wie auch von Übergangsmetall-katalysierten Reaktionen von großer Bedeutung ist. Eine interessante Kombination bieten NHC-funktionalisierte Cyclodextrine mit einem Goldzentrum, welche als chirale, wasserlösliche Katalysatoren für die enantioselektive Katalyse in wässrigem Medium verwendet werden können. Cyclodextrine (CD) sind leicht zugängliche, wasserlösliche und ungiftige Verbindungen. Aufgrund ihrer einzigartigen Struktur können Cyclodextrine Wirt-Gast-Komplexe mit hydrophoben Substraten bilden. N-Heterocyclische Carbene (NHC) mit ihrer starken σ-Donor- und schwachen π-Akzeptor-Kapazität sind hervorragende Liganden in der Übergangsmetallkatalyse. Durch einfache und effiziente Synthese können unterschiedlich substituierte NHC-Vorstufen in NHC-Goldkomplexe umgewandelt werden, welche dann durch ihre Fähigkeit, π-Systeme für inter- oder intramolekulare nukleophile Angriffe aktivieren, in der homogene Goldkatalyse Anwendung finden. Im Rahmen dieser Arbeit werden die Synthesen von neuartigen Gold(I)-Komplexen auf Basis von Cyclodextrinen präsentiert. Die modifizierten Cyclodextrine wurden mit NHC-Vorläufer mittels „Click-Reaktion“ verknüpft. Als eine effiziente Methode zur Verknüpfung der beiden Strukturelemente stellte sich die Ruthenium-katalysierte Azid-Alkin-Cycloaddition heraus, wobei benzylierte und wasserlösliche CD-NHC-Goldkomplexe synthetisiert wurden. Außerdem wurde die „strain-promoted“ Azid-Alkin-Cycloaddition untersucht, wobei zwei Synthesestrategien zur Darstellung von Cyclodextrin-basierten NHC-Goldkomplexen vorgestellt werden konnten. Die katalytische Aktivität und die Wiederverwendbarkeit der Katalysatoren wurde bei der Gold-katalysierten Cycloisomerisierung in organischen Lösungsmitteln sowie im wässrigen Medium demonstriert.