Click-Heterogenisierung von komplexen Phosphinliganden in MOFs

• Antragstellerin: Dr. Constanze Neumann
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 573646171

Die Optimierung der Aktivität und Selektivität homogener Übergangsmetallkatalysatoren ist häufig sehr effizient aufgrund der Verfügbarkeit riesiger Bibliotheken privilegierter Liganden wie Phosphinen. Bei heterogenen Katalysatoren ist die eindeutige Strukturcharakterisierung und Strukturoptimierung der katalytischen Zentren jedoch anspruchsvoll und zeitaufwändig. Für katalytische Prozesse, die über den Labormaßstab hinausgehen, und die Herstellung von Produkten wie Medikamenten, die keine Übergangsmetallrückstände enthalten dürfen, gibt es starke Anreize für den Einsatz recycelbarer heterogener Katalysatoren. Ein schneller und allgemeiner Ansatz zur Heterogenisierung hocheffizienter und selektiver molekularer Katalysatoren ohne Änderung ihrer katalytischen Leistung könnte den Grundstein für eine effiziente Lieferpipeline von Hochleistungs-Heterogenkatalysatoren legen. Die Heterogenisierung, Eingrenzung oder Immobilisierung molekularer Katalysatoren führt jedoch häufig zu einer Änderung der katalytischen Leistung im Vergleich zum löslichen Analogon. Wir schlagen vor, eine Click-Heterogenisierungsstrategie von Phosphinliganden in metallorganischen Gerüsten (MOFs) zu entwickeln, die heterogene, wiederverwertbare Liganden liefert, die die katalytische Leistung des ursprünglichen Phosphins in der Katalyse originalgetreu reproduzieren. Ein Hauptaugenmerk unserer Arbeit wird darauf liegen, sicherzustellen, dass die Heterogenisierung synthetisch einfach und leicht auf ein breites Spektrum strukturell unterschiedlicher Phosphine anwendbar ist. Durch die ionische Anbindung von Phosphinen an die Porenwand des MOF wollen wir sicherstellen, dass die heterogenen Liganden innerhalb der Poren des MOF ein erhebliches Maß an Mobilität aufweisen, sich jedoch nicht aus dem MOF-Träger lösen. Um zu testen, ob Click-heterogenisierte Phosphine homogene katalytische Ergebnisse reproduzieren können, werden wir die kobaltkatalysierte Hydroformylierung zu untersuchen, für die eine Reihe unterschiedlicher Koordinationsumgebungen und Oxidationsstufen von Kobalt durch den heterogenisierten Ligandensatz effektiv berücksichtigt werden müssten. Die industrielle Hydroformylierung ist nach wie vor auf eine homogene Katalyse angewiesen, und bei kobaltkatalysierten Prozessen ist das Recycling des homogenen Katalysators umständlich und mit der Entstehung großer Mengen korrosiver Abfälle verbunden, was die Heterogenisierung des Katalysators äußerst wünschenswert macht. Darüber hinaus schlagen wir vor, heterogenisierte Varianten einer Reihe moderner Phosphinliganden zu entwickeln und die heterogenen Phosphinliganden in Suzuki-Miyaura-Reaktionen zu testen. Die Bildung von C-C-Bindungen über Pd-vermittelte Kreuzkupplung nimmt eine privilegierte Stellung für die Synthese komplexer Moleküle in der medizinischen Chemie ein, wo die Notwendigkeit, Pd-Reste in Arzneimittelsubstanzen zu verhindern, die Heterogenisierung von Katalysatoren äußerst attraktiv macht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen