Imidazolium-funktionalisierte Phosphine als ionische Fluessigkeiten und ihre Anwendung in der SILP-Katalyse
Die Katalyse ist das ideale Instrument zur Erreichung der Ziele der „Green Chemistry“, weil Selektivität und Aktivität einer Umsetzung beeinflusst werden können. Der ideale Katalysator ist dabei komplett wiederverwendbar. Die Anwendung von Flüssig/flüssig-Zweiphasen-Systemen ist dafür eine gute Alternative, wobei die Natur des Solvents eine wichtige Rolle spielt. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften von ionischen Flüssigkeiten variieren mit der Kombinationen von Kation / Anion in einem weiten Bereich; sie werden daher als „designer solvents“ bezeichnet. Das Ziel dieser Arbeit war die Synthese von Phosphino-modifizierten ionischen Flüssigkeiten, die als Liganden durch Komplexierung an Übergangsmetalle in der Zweiphasenkatalyse erfolgreich eingesetzt werden können. Ihre Anwendung in der Zweiphasenkatalyse, in SILP-Systemen und in der Optimierung der SILP-Katalyse durch den Einsatz von polaren organischen Polymeren, die die Langzeitstabilität der SILP-Systeme erhöhen sollten, wurde auch untersucht. Eine einfache, modulare und flexible Synthese für die eingesetzten Phosphino-funktionalisierten ionischen Flüssigkeiten wurde entwickelt. Im ersten Schritt werden, ausgehend von N-Methylimidazol, durch eine SN-Reaktion mit einem Alkylierungsagens, 3-Methyl-Imidazoliumhalogenide hergestellt, die in 1-Position über einen Spacer noch mit einer Halogenfunktion ausgestattet sind. Durch eine weitere SN-Reaktion dieses Halogens mit einem Phosphid können so die Phosphino-funktionalisierten Imidazolium-Salze hergestellt werden, welche ionische Flüssigkeiten darstellen, die über Phosphindonorgruppen verfügen, die ihrerseits zur Stabilisierung von Übergangsmetallfragmenten dienen. Die hergestellten Phosphino-funktionalisierten Imidazolium-Liganden wurden mit geeigneten Rh-Präkatalysatoren zuerst in der flüssigen, einphasigen Hydroformylierung eingesetzt, anschließend in der Flüssig/flüssig-Zweiphasenkatalyse mit ionischen Flüssigkeiten als zweiter Flüssigphase. Es folgte die Supported-Ionic-Liquid-Phasen-Katalyse, in denen der Präkatalysator auf einem anorganischen Träger durch Adsorption in Ab- und Anwesenheit eines polaren, organischen Polymers immobilisiert wurde. Das Polymer sollte dabei die Wechselwirkung zwischen der adsorbierten IL und dem anorganischen Trägermaterial erhöhen und so zu einer Verbesserung der Stationarität des Katalysators führen. Die Ergebnisse der verschiedenen Ansätze wurden hinsichtlich der Aktivität, Selektivität und des Recyclingverhaltens und somit hinsichtlich ihres Nutzens im Sinne der Nachhaltigkeit verglichen.
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