Eine hocheffiziente Katalyse unter Verwendung von Eisenkomplexen
Eisen ist aufgrund seiner geringen Kosten und geringen Toxizität im Vergleich zu Übergangsmetallen ein beliebtes Forschungsziel bezüglich Katalyseprozessen. Asymmetrische Transferhydrierungsmethoden unter Verwendung von Eisen sind bereits entwickelt worden. Diese haben jedoch gegenüber Katalysatoren, die auf Edelmetallen basieren, im Hinblick auf die Reaktionsgeschwindigkeit und Selektivität das Nachsehen. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ASYMM.FE.SUSCAT (Sustainable asymmetric catalysis with iron) bereiteten Wissenschaftler einen luftbeständigen Eisenkomplex vor, der für biologisch relevante Amine geeignet ist. Amine zählen in der organischen Chemie zu den wertvollsten Stoffen und werden großflächig in pharmazeutischen Produkten und in Agrochemikalien verwendet. Der sogenannte Knölker-Komplex, der für die selektive Synthese chiraler Amine ausgelegt ist, funktioniert auf Grundlage der Transferhydrierungsmethode. Dieser Prozess, bei dem automatisch Wasserstoff übertragen wird, kombiniert die Vorteile der Transferhydrierung mit weiteren Umwandlungsprozessen. Während der Transferhydrierung ist der ASYMM.FE.SUSCAT-Eisenkomplex sehr stabil und dieser bleibt unter verschiedenen Reaktionstemperaturen reaktionsträge. Darüber hinaus ist der Hydrierungsprozess irreversibel, was eine vollständige Verschiebung des Reaktionsgleichgewichts zum Produkt zur Folge hat. Unter Verwendung enantiomerenreiner Amine und Alkohole, die ein stereogenes Zentrum in der Nähe des Hydroxidions oder Amidogens aufweisen, stellten die Wissenschaftler chirale Amine oder ein racemisches Gemisch her. Es wurde insbesondere ein breites Spektrum chiraler Amine über aliphatische Alkohole alkyliert und eine Reaktionsausbeute von bis zu 90 % erzielt. Eine weitere wichtige Errungenschaft von ASYMM.FE.SUSCAT war die Verwendung Kupfer basierter Katalysatoren bezüglich der Hydrierung Biomasse abgeleiteten 5-Hydroxymethylfurfurals und bezüglich der Synthese von Benzimidazolen aus aromatischen Diaminen oder Nitroanilinen. Kupfer erwies sich als eine vielversprechende Alternative zu Edelmetallen. Die neuen katalytischen Methoden sollen eine abfallfreie Umwandlung erneuerbarer Rohstoffe ermöglichen, um diese für eine Vielzahl von Gütern oder Feinchemikalien zugänglich zu machen. Die strukturelle Vielfalt Biomasse abgeleiteter Substrate ist zwar eine Herausforderung, aber ebenfalls eine wichtige Chance, um ein Verständnis von der Eisen- und Kupferkatalyse zu erlangen.
Schlüsselbegriffe
Katalyse, Eisenkomplexe, asymmetrische Transferhydrierung, Edelmetalle, ASYMM.FE.SUSCAT
