Synthese und DNP verstärkte Festkörper-NMR-Untersuchung von immobilisierten enantioselektiven Katalysatoren.

• Antragsteller: Professor Dr. Gerd Buntkowsky
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 322267969

Ziel des vorliegenden Antrags ist die Entwicklung von neuartigen enantioselektiven ein- oder zweikernigen immobilisierten homogenen metallorganischen Katalysatoren, die Untersuchung ihrer katalytischen Leistung, Stabilität und Reaktivität, und ihre detaillierte Charakterisierung mit multinuklearer 1D- und 2D-Festkörper-NMR sowie DNP verstärkter Oberflächen-Festkörper-NMR-Spektroskopie. Als Trägermaterialien für die Immobilisierung werden biokompatible Materialien auf Basis von nanokristalliner Cellulose (CNC) eingesetzt. Die funktionalisierten CNCs dienen als Trägermaterial für die Immobilisierung von chiralen homogenen ein- und zweikernigen Rhodium-Katalysatoren, die z.B. in der Synthese von pharmazeutischen Verbindungen, wie Milnacipran, einem klinisch effizienten Antidepressivum oder der enantioselektiven Hydrierung in der Synthese von L- DOPA, einem Therapeutikum für die Parkinson-Krankheit, eingesetzt werden. Es werden verschiedene Synthesewege für die Anbindung der chiralen Rhodium- oder Dirhodium- Komplexe (Propfung, Ligandenaustausch oder axiale Koordination) untersucht. Ihre katalytischen Eigenschaften werden zunächst in enantioselektiven Cyclopropanierungs- oder Hydrierreaktionen an Modellverbindungen in verschiedenen organischen Lösungsmitteln und wässrigen Medien evaluiert. Die Signalverstärkung durch DNP wird entweder durch Imprägnieren mit Radikallösungen oder durch neuartige Techniken der DNP-Matrix / Lösungsmittel freien Charakterisierung, die in diesem Antrag entwickelt werden, erreicht. Letztere versprechen den Vorteil, dass sie die DNP-verstärkte Charakterisierung des heterogenen Katalysators in einer realistischen chemischen Umgebung erlauben. Zu diesem Zweck sollen neue DNP aktive Silica- oder CNC- Trägermaterialien mit kovalent gebundenen Radikalen synthetisiert und die Auswirkung der Anbinden auf ihre EPR-Parameter und DNP-Aktivität unter verschiedenen Reaktionsbedingungen untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Island
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Torsten Gutmann
• Kooperationspartner: Professor Snorri Sigurdsson, Ph.D.