Regio- und stereoselektive Hydrierungen und Hydroformylierungen mit homogenen Übergangsmetallkomplexen
Prof. Armin Börner
Homogen katalysierte Hydrierungen und Hydroformylierungen spielen eine wichtige Rolle bei vielen Synthesen in der Chemischen und Pharmazeutischen Chemie, sowie bei der Herstellungen von Geruchsstoffen und Agrochemikalien. Insbesondere die Hydrierung kann als eine der am weitesten verbreiteten chemischen Transformationen zur Herstellung von Alkanen, Alkoholen und Aminen aus unterschiedlichsten Ausgangsprodukten angesehen werden. Die Hydroformylierung ist eine wichtige Reaktion zur Umwandlung von Alkenen in Aldehyde, wobei letztere wiederum wichtige Edukte für weiterführende Transformationen (z. B. zu Alkoholen, Carbonsäuren, Aminen usw.) sind. Ein besonderer Vorteil homogener Reaktionsführung ergibt sich aus dem hohen Potential zur Steuerung von Chemo-, Regio- und Stereoselektivität der chemischen Umsetzung. Die Herstellung von enantiomerenreinen Produkten durch asymmetrische Hydrierung stellt einen besonderen Schwerpunkt des Bereiches dar.
Im Bereich existiert eine über 15 jährige Expertise auf beiden Gebieten. Dabei werden alle Aspekte moderner Katalyseforschung berücksichtigt, wie z. B. Synthese von Substraten und chiralen Liganden, Synthese und vollständige Charakterisierung, wie z. B. 103Rh-NMR und in situ HP-NMR Spektroskopie (in Vorbereitung in situ HP-IR-Spektroskopie) von Präkatalysatoren und Katalysatoren, Stabililtätsuntersuchungen von Liganden und Komplexen, DFT-Rechnungen und kinetische Untersuchungen. Es stehen für die Reaktionen unter Normal- und erhöhtem Druck (bis 200 bar) Autoklaven unterschiedlichem Volumens, einschließlich Parallelreaktoren zur Verfügung. Ein Up-scaling bis zu 3000 l ist in Kooperation mit einem ständigen Industriepartner möglich. Totalsynthesen, z. B. im Rahmen von Patentumgehungsverfahren, von bis zu 20 Reaktionsstufen unter Einbeziehung von Hydrier- bzw. Hydroformylierungsschritten werden ebenfalls durchgeführt. Seit kurzem werden auch heterogen katalysierte Katalysen untersucht.
In enger Zusammenarbeit mit der Industrie entwickeln wir anwendungsfähige Detaillösungen, die auf die Katalysatorsubstitution oder die Verfahrensneuentwicklung abzielen. Zu unseren Kooperationspartnern gehörten bzw. zählen weiterhin BASF, Bayer Healthcare, Boehringer-Ingelheim, DSM, Esteve, Grünenthal, Degussa Homogeneous Catalysts, Miltitz-Aromen Leipzig, ratiopharm, Solvias und Oxeno C4-Chemie.
Der Forschungsbereich gliedert sich in die drei Themenfelder:
- Kinetik und Mechanismen der asymmetrischen Katalyse (Leiter: PD Dr. Detlef Heller)
- Asymmetrische Hydrierung (Leiter: Dr. Jens Holz)
- Neue Hydroformylierungskatalysatoren (Leiter: Dr. Detlef Selent)
