Polymerbasierte Nanopartikel zur Anwendung in tandemkatalytischen Reaktionen

• Main Author: Dieter, Marvin
• Other Authors: Weberskirch, Ralf, Krause, Norbert
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: German
• Published: 2023
• Subjects: ddc:540; Polymer; Nanopartikel; Katalyse; Tandemkatalyse; RAFT-Polymere; Antarc*; Antarctica
• Online Access: http://hdl.handle.net/2003/42418; https://doi.org/10.17877/DE290R-24254

Die nicht-orthogonale Tandemkatalyse ermöglicht es mehrstufige Synthesen chemischer Produkte auf einen Schritt zu reduzieren. Dadurch ist es möglich auf eine intermediäre Aufarbeitung der Zwischenprodukte zu verzichten, was zu einer starken Reduktion der in mehrstufigen Synthesen benötigten Mengen an Lösungsmitteln und Energie führt und den Prozess stark vereinfacht. Eine Schlüsselrolle bei der Realisierung eines solchen Ansatzes ist die Kompartimentierung der beteiligten Katalysatoren, da diese sich möglicherweise gegenseitig inhibieren oder deren spezifische Reaktionsbedingungen nicht kompatibel miteinander sind. Es sind mehrere Prinzipien zur räumlichen Separation von Katalysatoren auf verschiedenen Trägermaterialien bekannt, jedoch sind dabei insbesondere polymerbasierte Systeme aufgrund ihrer einfachen und vielfältigen Funktionalisierungsmöglichkeiten besonders geeignet. In dieser Arbeit wurde das auf einem Mikropartikel immobilisierte Enzym Candida Antarctica Lipase B in Kombination mit maßgeschneiderten, amphiphilen Polymeren eingesetzt. Die amphiphilen Polymere wurden dabei jeweils im Kern mit einem Kupfer- und L-Prolin-Katalysator funktionalisiert und bildeten in Wasser Mizellen aus. Um eine gegenseitige Inhibierung der beteiligten Katalysatoren durch Vermischung der Mizellen zu verhindern, wurden diese im Kern vernetzt. Die so erhaltenen kernvernetzten Nanopartikel wurden im Rahmen einer dreistufigen tandemkatalytischen Eintopf-Reaktion, bestehend aus einer Esterhydrolyse, einer aeroben Alkoholoxidation und einer asymmetrischen Aldolreaktion in Wasser eingesetzt. Non-orthogonal tandem catalysis enables the reduction of multistep syntheses of chemical products to a single step. This makes it possible to carry out such reactions without reprocessing the intermediates, which leads to a strong reduction in the amounts of solvents and energy required in multistep syntheses and greatly simplifies the process. A key role in the realization of such an approach is the compartmentalization of the catalysts ...