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Forschungsarbeit

Neue Aspekte der Ferrocen-Chemie

von Katharina R. Nikolaides (03.02.2009)

Die Aufgabe von Katalysatoren ist es, einen alternativen Reaktionsweg für die Bildung bestimmter Produkte zu öffnen. Dieser neue Weg benötigt weniger Energie und kann daher die Produktionskosten senken. Das internationale Doktorandenkolleg NanoCat beschäftigt sich mit der Entwicklung derartiger nano (griech.: Zwerg) -strukturierter Katalysatoren, meist basierend auf molekularen metallorganischen Verbindungen.
Während meiner Promotion innerhalb des NanoCat-Programms habe ich mich mit der Synthese, Charakterisierung und Anwendung von Diaminoferrocenen als Liganden (organische Molekülfragmente, so genannte Substituenten, zur Stabilisierung von Metallzentren) für Metallkomplexe beschäftigt. Diaminoferrocene sind Verbindungen in welchen der Ferrocengrundkörper zwei Stickstoff(N)-substituenten enthält.
Bisher kam diese Verbindungsklasse selten zur Anwendung, was auf deren schlechte synthetische Zugänglichkeit zurückgeführt werden kann. In meiner Arbeit wurden daher zunächst neue Synthesemethoden ausgearbeitet, die es ermöglichten eine breite Palette von Diaminoferrocenen zu synthetisieren. Dabei wurden die beiden dargestellten Routen A) Aufbau des Ferrocengerüsts; B) Pd/Cu katalysierte Kohlenstoff(C)-Stickstoff(N)-Kupplung (Ausbildung einer Bindung zwischen den beiden Elementen C und N) von Ferrocenylhalogeniden, etabliert.
Diese neuartigen Liganden wurden auf ihre Eignung zur Stabilisierung von Metallzentren in Kupplungsreaktionen, Hydrierungen und Polymerisationen getestet. Alle Reaktionstypen konnten erfolgreich katalysiert werden, wobei insbesondere die gute Stabilisierung der Katalysatorkomplexe (Moleküle bestehend aus Metallzentrum und Liganden) durch die sperrigen, raumfüllenden Diaminoferrocenliganden hervorzuheben ist.

Eine weitere Anwendung konnte durch die Synthese so genannter N-heterozyklischer Carbenkomplexe mit Diaminoferrocenliganden realisiert werden. Diese Verbindungsklasse hat in den letzten Jahrzehnten eine rasante Entwicklung erlebt und gipfelte in der Verleihung des Nobelpreises an Chauvin, Schrock und Grubbs in Jahre 2005 für Ihre Arbeiten auf dem Gebiet der Metathese mit Katalysatoren, die Carbenliganden tragen. Carbenliganden werden ganz allgemein zur Bildung von Komplexen für die unterschiedlichsten katalytischen Reaktionen benutzt und zeigen dabei ein sehr breites Anwendungspotential, vergleichbar mit den universell einsetzbaren Phosphanliganden.


Katharina R. Nikolaides
Katharina R. Nikolaides
* 1976

Stationen
  • Nov. 1995 - Sept. 1997
  • Studiengang Lehramt, Ludwig Maximilians Universität, München
  • Nov. 2000 - März 2005
  • Studiengang Chemie-Diplom, Technische Universität München (Abschluss mit Prädikat „sehr gut“)
  • März 2005 - Sept. 2005
  • Diplomarbeit am Lehrstuhl für Anorganische Chemie, Technische Universität München (Thema: 1,1’-Diaminoferrocene: Neue Synthesewege und Anwendungen)
  • Okt. 2005 - Dez. 2005
  • Forschungspraktikum am Lehrstuhl für Technische Chemie, Technische Universität München (Thema: Neue katalytische Synthesewege zu Dimethylcarbonat)
  • Jan. 2006 - Sep. 2008
  • Doktorarbeit am Lehrstuhl für Anorganische Chemie, Technische Universität München (Thema: Aminoferrocene als Steuerliganden in der Katalyse - Synthese, Eigenschaften und Anwendungen)
  • Seit Mai 2006
  • Mitglied des Internationalen Doktorandenkollegs NanoCat des ENB (Elite Netzwerk Bayern)
  • Seit 10/2008
  • Entwicklungschemikerin in der Abteilung Projekte und Prozesstechnologie bei United Initiators

Veröffentlichungen
  • Aminoferrocene: Synthese und Anwendung. K. R. Nikolaides, J. Eppinger, 5. Ferrocentagung 2007, 25.02 – 27.02.2007, Kaiserslautern.
  • Aminoferrocenes: Synthesis and Applications. K. R. Nikolaides, Hochschule trifft Industrie 2007, 28. September 2007, Potsdam.
  • Alkyl Complexes of Rare-Earth Metal Centers Supported by Chelating 1,1’-Diamidoferrocene Ligands: Synthesis, Structure, and Application in Methacrylate Polymerization. J. Eppinger, K. R. Nikolaides et al. Organometallics 2008, 27, 736.
  • Synthesis of substituted 1,1’-diaminoferrocenes from cyclo-2-pentene imines. K. R. Nikolaides, J. Eppinger, S. D. Hoffmann, J. Organomet. Chem. 2008, 693, 2223.
  • New aspects of 1,1’-Diaminoferrocenes. K. R. Nikolaides, 6th Ferrocene Colloquy 2008, 09 - 11.02.2008, Prague.
  • Cross Coupling with Ferrocenyl Halides. K. R. Nikolaides, 12th NanoCat Meeting 2008, 12.9. 2008, München
  • Synthesis and Application of 1,1’-Diaminoferrocene derived Ligands. K. R. Nikolaides, B. Askevold, M. Drees, 14. Vortragstagung der Wöhler-Vereinigung für Anorganische Chemie 2008, 8. - 10. Oktober 2008.
  • Efficient and versatile Copper-(I)-catalyzed C-N Coupling of Ferrocenyl Halides. K. R. Nikolaides, T. Wagner, S. D. Hoffmann, J. Eppinger, Adv. Synth. Catal. 2008, submitted.
  • Synthesis and Reactivity of Ferrocene-1,1’-diyl bridged Formamidinium Salts. K. R. Nikolaides, B. Askevold, J. Eppinger, Organometallics 2008, submitted.