Daria Martin, Schering Stiftung Projektraum

 

Schering Preis 2007

Dr. Kati Vehlow

Abteilung chemisch/physikalische Analytik SANDOZ Industrial Products GmbH, Frankfurt am Main

"Entwicklung neuer homogener und Kieselgel gebundener Rutheniumkatalysatoren für die Olefinmetathese"

Rutheniumkatalysatoren haben sich in den letzten Jahren als effiziente Katalysatoren in der Olefinmetathese etabliert. Dies ist mit ihrer einfachen Synthese, Stabilität, Reaktivität, Chemoselektivität, milden Reaktionsbedingungen sowie ihrer Verträglichkeit gegenüber einer Vielzahl funktioneller Gruppen zu erklären. So gehören heute die Ringschlussmetathese (RCM) und die Kreuzmetathese (CM) zu den Standardmethoden der €organischen Synthese für den Aufbau hochkomplexer Moleküle. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Ringöffnungsmetathese-Polymerisation (ROMP). Sie wird für die Synthese von Polymeren mit wohl definierten Strukturen eingesetzt, die ihre Verwendung z.B. in Badarmaturen, schusssicheren Westen und großen Fahrzeugteilen finden.

Da es für die vielen verschiedenen Problemstellungen aber nicht den „einen perfekten Katalysator“ gibt, sondern spezielle Reaktionen einen speziellen Katalysator erfordern, besteht ein großes Interesse an der Weiterentwicklung und Optimierung der bekannten Systeme.
Ein Weg der Weiterentwicklung, welcher im Rahmen der Arbeit entwickelt wurde, stellt die selektive Modifizierung mit trialkoxysilyl funktionalisierten Silber(I)-Carboxylaten dar. Auf diesem Weg erhält man zunächst homogene Rutheniumkomplexe, die über einen anschließenden Immobilisierungsschritt auch den Zugang zu metatheseaktiven, Kieselgel gebundenen Katalysatoren ermöglichen.

In einem weiteren Punkt der Arbeit wurden Rutheniumkatalysatoren mit unsymmetrischen N-heterocyclischen-Liganden (NHC-Liganden) dargestellt und strukturell charakterisiert. Die mit den bekannten symmetrischen Analoga vergleichbaren Rutheniumkomplexe zeigen ein deutlich unterschiedliches Verhalten in den Diastereoselektivitäten bei RCM und Ringumlagerungsmetathesen (RRM) sowie bei den E/Z-Selektivitäten in CM, wobei der unsymmetrische Aufbau der NHC-Liganden in den meisten Fällen zu einer Verbesserung der Selektivität führt.

Ausgehend von diesen Ergebnissen wurde ein Metathesekatalysator für die sequenzselektive ROMP entwickelt welcher den alternierenden Einbau von zwei Monomeren (z.B. Norbornen und Cycloocten) ermöglicht.

Zusätzlich ergab sich aus den Aktivitätsuntersuchungen ein interessanter Aspekt der Deaktivierung von Rutheniumkomplexen. Es zeigte sich, dass Rutheniumkatalysatoren, die in der ortho-Position des NHC-Liganden unsubstituiert sind, durch eine Abfolge von pericyclischer Reaktion, Oxidation und Rearomatisierung zur Bildung einer intramolekularen Carben-Aren-Verknüpfung im Stande sind.

Im Rahmen dieser Arbeit konnten somit durch systematische Veränderung der sterischen und elektronischen Eigenschaften eine Vielzahl von Katalysatorvarianten hergestellt werden.

2007_Vehlow_grau

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