Übergangsmetallkatalysierte Synthesen von Feinchemikalien

Dr. Helfried Neumann  

Arbeitsgebiete:

Hydrogen-borrowing“ Konzept

Alkohole, Epoxiden und Diole lassen sich mit Ruthenium MACHO-Katalysatoren zu den entsprechenden reaktiveren Aldehyden und Ketone dehydrieren, die entweder cyclisieren oder mit primären Aminen zu interessanten Folgeprodukten weiterreagieren können. Das Wort „borrowing“ bedeutet, dass der zunächst am Metallcenter gebundene Wasserstoff während eines Katalysecyclus‘ wieder an eine Doppelbindung abgegeben werden kann und sich dadurch regeneriert. Neben den bekannten Ruthenium MACHO Systemen untersuchen wir auch entsprechende Eisen-, Mangan und Rhenium Katalysatoren.

Perfluoralkylierung von Arylverbindungen

Die Synthese von fluorhaltigen aromatischen Verbindungen gilt als schwierig besonders dann, wenn ein Wasserstoff einer aromatischen Verbindungen durch eine Perfluoralkylgruppe ersetzt werden soll. Wir entwickelten heterogene Katalysatorsysteme die in Gegenwart von Perfluoriodiden oder Perfluorbromiden und Basen solche Substitutionen katalysieren können. Eine besonders wichtige Rolle spielt dabei die C-H Substitution durch eine CF3-Gruppe, da diese in vielen aromatischen Wirkstoffen zu finden ist. Als CF3-Quelle verwenden wir das Trifluormethylbromid, das als nicht korrosives und preiswertes Gas einige Vorteile gegenüber anderen Reagenzien hat. Wir konnten zeigen, dass sich mit Trifluormethylbromid in einer homogen palladium-katalysierten Reaktion verschiedene Arylverbindungen trifluoromethylieren lassen. Diese interessante und wichtige Reaktion wird in NMR-Studien mechanistisch untersucht.  

Liganden- und Komplexsynthesen

Die Synthese von neuen Phosphinliganden spielt in der homogenen Katalyse nach wie vor eine herausragende Rolle. In Zusammenarbeit mit unserem Industriepartner EVONIK sind wir mit der Synthese von hocheffizienten chelatisierenden Phosphinliganden beschäftigt, die schließlich in der Alkoxycarbonylierung von Olefinen im großen Maßstab eingesetzt werden sollen. Um ein besseres mechanistisches Verständnis dieser Reaktionen zu bekommen, werden relevante Palladiumkomplexe hergestellt und deren Umsetzungen NMR-spektroskopisch untersucht.

Carbonylierungsreaktionen

Die palladium-katalysierte Carbonylierung von aktivierten ArX Verbindungen ist eine langjähriges Forschungsgebiet und es ist faszinierend wie vielfältig diese Chemie immer noch sein kann. Die berühmte CO-Insertion in eine PdArX Bindung ist hier nur noch ein Zwischenschritt in einer ganzen Kaskade von Reaktionsschritten, die die Darstellung von hochsubstituierten Heterocyclen ermöglichen. Effektiv lassen sich in einem Reaktionsansatz komplexe Heterocyclen herstellen.