Metallcorrol-Katalysatoren für die Biomasse Veredelung

Ziel des Projekts ist es Alkene aus der Biomasse so umzusetzen, dass reaktive Zwischenprodukte entstehen, die als Ausgangsmaterialien für die Herstellung wertvoller chemische Produkte dienen. In diesem Sinne würden sich gespannte Dreiringsysteme(Epoxide) als hervorragende Grundchemikalien anbieten. Durch Reaktion dieser Substanzklasse mit dem relative reaktionsträgen Treibhausgas Kohlendioxid können mittels homogener und heterogener Übergangsmetallkatalyse zyklische Carbonate und Polycarbonate hergestellt werden. Insbesondere die Carbonate eignen sich für eine weitere Umsetzung zu dem wichtigen C1-Baustein und Energieträger Methanol. Dies gelingt durch Reaktion der Carbonate mit molekularem Wasserstoff. Der beschriebene Prozess stellt ein besonders umweltfreundliches Verfahren zur Produktion industriell relevanter Produkte dar, weil das umweltschädliche Treibhausgas CO2 nicht entsteht sondern verbraucht wird.

In unserem Projekt lag der Schwerpunkt darauf, umweltfreundliche Katalysatoren unter Verwendung von Nichtedelmetallen zu entwickeln. Eine bedeutende Leistung bestand in der Entwicklung eines benutzerfreundlichen und recycelbaren festen Verbundstoffs auf Cobalt-Corrol-Basis. Dieser Verbundstoff katalysierte effizient die Hydrierung von Nitroarenen und produzierte wertvolle Aniline. Interessanterweise stellten wir fest, dass die axiale Bindungsstelle des Corrole-Motivs ideal ist für die Synthese von Heteroatom-dotierten Katalysatoren. Überraschenderweise erwies sich ein mit DMSO markierter Cobalt-Corrolat als eigenständiger, homogener Hydrierungskatalysator, der auf Zusatzstoffe verzichtete. Das Protokoll zeigte seine Vielseitigkeit, indem es erfolgreich einen Vorläufer für Imatinib synthetisierte, ein entscheidendes Krebsmedikament gegen Leukämie. Auf der Suche nach einer zugänglicheren Ligandenplattform identifizierten wir o-Vanillin als geeignet für die Herstellung von augmentierten Salen-artigen Chelatoren. Der resultierende [NiCeL]-Komplex diente als Vorläufer für einen bimetallischen Pelletkatalysator in Lösung. Dieser Katalysator zeigte eine bemerkenswerte Toleranz gegenüber schwefelhaltigen Substraten, die für viele Hydrierungsprozesse hinderlich sind. Beachtenswert ist, dass der Katalysator leicht mit Pinzetten entfernt und ohne Verlust an Aktivität wiederverwendet werden konnte. Zusätzlich enthüllte unsere Forschung den [NiCeL]-Komplex als einen leistungsstarken Katalysator für die elektrokatalytische CO2-Reduktion, mit einem Manuskript in Vorbereitung zur Veröffentlichung. Schließlich gelang uns die Entwicklung eines pyrolysefreien Co-basierten Hydrierungsprotokolls, das auf der in-situ-Bildung katalytisch aktiver Partikel beruhte. Dieses System hydrierte erfolgreich Chinoline, um wertvolle 1,2,3,4-Tetrahydrochinoline herzustellen, die in der pharmazeutischen Industrie wichtig sind. Bemerkenswert ist, dass die katalytische Umwandlung vollständig mit Wasser als Lösungsmittel kompatibel war, was unsere Verpflichtung zur Umweltfreundlichkeit unterstreicht.