Direkte Reduktion organischer Substrate mit Wasser

Institut für Technische Chemie
Prof. Dr.-Ing. Elias Klemm
1.8.2014
Bachelor / Forschungspraktikum
Direkte Reduktion organischer Substrate mit Wasser
Projekt:
Selektive Reduktion von Mehrfachbindungen durch Hydrierung ist ein in der organischen Synthesechemie oft benötigter Reaktionstyp. Es sind verschiedene Arten dieser Hydrierungsreaktionen bekannt,
je nach Form der H-Quelle.
Anstatt aus molekularem Wasserstoff (Gas-Zuführung oder in-situ gebildet) können auch von einem
Donor-Molekül H-Atome mit Hilfe eines Katalysators auf die ungesättigte Komponente übertragen werden. Bekannte verwendete Donor-Moleküle sind z.B. 2-Propanol und Ameisensäure. Ein anderer möglicher Donor, der bislang kaum erforscht ist, ist Wasser.
Der Ruthenium-Katalysator, der im Rahmen des Projekts zentral untersucht wird, ist literaturbekannt
für homogene Hydrierungsreaktionen. Eine sehr selektive Transferhydrierungen mit sehr guten Ausbeu[1]
ten wurden von Schabel et al. publiziert. Dabei konnte Wasser als H-Donor nachgewiesen werden. Der
aktuelle Forschungsschwerpunkt sind Untersuchungen zum Reaktionsmechanismus in enger Zusammenarbeit mit der AG Plietker (Institut für Organische Chemie). Untersuchungen zur Kinetik und Stöchiometrie stehen dabei in dieser Arbeit im Mittelpunkt. Weiter ist geplant, die bislang homogene Reaktion
mit immobilisierten Varianten des Komplexes durchzuführen.
100
80
Umsatzgrad [%]
Laufende Forschungsarbeiten:
Für den geschlossenen Katalyse-Zyklus ist
die Reduktion des Zentralatoms des Komplexes
notwendig. In der momentanen Reaktionsführung wird Zink als Reduktionsmittel eingesetzt,
wodurch in stöchiometrischen Mengen ein Zinksalz als Niederschlag entsteht. Forschungsziel
ist, den Mechanismus der Reaktion so weit zu
verstehen, dass Zink regeneriert oder ersetzt
werden kann. Dafür ist ein detailliertes Verständnis des Einflusses von Zink auf den Mechanismus erforderlich. Darum wird der homogene Katalysator durch mit Ruthenium beladene
heterogene Katalysatoren ersetzt, z.B. Ruthenium auf Graphenoxid.
60
40
80 °C
60 °C
20
0
0
2
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Reaktionszeit [h]
Mögliche Aufgaben:
Synthese und Einsatz immobilisierter Katalysatoren, Einflüsse der Reaktanden und Lösemittel auf Umsatzgrad und Reaktionsgeschwindigkeit, elektrochemische Umsetzung in geteilter Reaktionszelle, Tests
zur Aktivierung der Reaktion und zur Stabilität des Katalysators im Konti- und Batch-Reaktortyp.
Bei Interesse wenden Sie sich bitte an:
[1]
Dipl.-Chem. Vanessa Scholz
Raum: 0-727
E-Mail: [email protected]
Telefon:0711/685-64306
T. Schabel, Ch. Belger, B. Plietker; Org. Lett., 2013, Vol. 15, No. 11, p. 2858-2861
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