Die Nutzbarmachung pflanzlicher Öle als erneuerbare Rohstoffquelle für die chemische Industrie gewinnt angesichts verknappender Erdölvorräte an Bedeutung. Den Schwerpunkt dieser Arbeit bildet die Entwicklung neuer katalytischer Reaktionen zur effektiven Verwertung ungesättigter Fettsäuren und ihrer Derivate durch isomerisierende Funktionalisierungen. Da sich die Doppelbindung in diesen Substraten an einer festgelegten Position befindet, ist nur eine begrenzte Anzahl von Reaktionen einsetzbar. Neue Möglichkeiten eröffnen sich durch die Verschiebung der Doppelbindung entlang der Kette in eine Position, die selektiv durch neue Methoden funktionalisiert werden kann.
In dieser Arbeit wurden mehrere Übergangsmetallkatalysatoren zur schnellen Isomerisierung ungesättigter Fettsäurederivate entwickelt, die als Schlüsselkomponenten für drei neue katalytische Transformationen dienten: (1) Ein Silber-basiertes System erlaubt die direkte Lactonisierung freier Fettsäuren; (2) ein bifunktioneller Rhodiumkatalysator ermöglicht die isomerisierende Michael-Addition von Aryl- und Stickstoffnucleophilen an ungesättigte Fettsäureester; (3) ein vielseitiges Palladium/Ruthenium-System bewirkt die Umsetzung ungesättigter Fettsäurederivate in funktionalisierte Olefingemische. Diese Reaktionen zeichnen sich durch hohe Selektivitäten, gute bis exzellente Ausbeuten sowie Toleranz gegenüber funktionellen Gruppen aus. Sie erweitern das Methodenspektrum des Chemikers zur Nutzbarmachung von Oleochemikalien mittels Übergangsmetallkatalyse und eröffnen neue Wege zu bio-basierten Wertstoffen, die bisher nur auf petrochemischer Basis synthetisiert werden konnten.
Inhaltsverzeichnis (Table of Contents)
- Zusammenfassung
- Einleitung
- Katalytische Isomerisierung von ungesättigten Fettsäuren
- Die Bedeutung der Doppelbindungsisomerisierung
- Die wichtigsten Katalysatoren für die Isomerisierung von Fettsäuren
- Katalytische Prozesse und Mechanismen
- Neue Katalysatoren für die Isomerisierung ungesättigter Fettsäuren
- Rutheniumkatalysatoren
- Iridiumkatalysatoren
- Palladiumkatalysatoren
- Synthese und Charakterisierung von ungesättigten Fettsäurederivaten
- Experimenteller Teil
- Allgemeine Arbeitsmethoden
- Chemikalien und Reagenzien
- Analytik
- Literaturverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte (Objectives and Key Themes)
Die Dissertation befasst sich mit der Entwicklung neuer katalytischer Reaktionen zur Funktionalisierung ungesättigter Fettsäuren und ihrer Derivate. Die Arbeit fokussiert insbesondere auf die effiziente Doppelbindungsisomerisierung, die als Schlüsselschritt zur Synthese wertvoller Fettsäurederivate dient. Die Arbeit zielt darauf ab, die Anwendungsmöglichkeiten von ungesättigten Fettsäuren als Ausgangsstoffe für die chemische Synthese zu erweitern.
- Entwicklung neuer katalytischer Verfahren zur Isomerisierung ungesättigter Fettsäuren
- Untersuchung der Reaktionsmechanismen und -kinetik der Isomerisierungsprozesse
- Synthese und Charakterisierung neuer Fettsäurederivate
- Anwendung der entwickelten Katalysatoren in der Synthese von wertvollen Fettsäurederivaten
Zusammenfassung der Kapitel (Chapter Summaries)
Die Einleitung liefert einen Überblick über die Bedeutung von ungesättigten Fettsäuren als nachwachsende Rohstoffe und die Bedeutung der Doppelbindungsisomerisierung für die Synthese wertvoller Fettsäurederivate. Kapitel 2 befasst sich mit den wichtigsten Katalysatoren für die Isomerisierung von Fettsäuren, wobei die verschiedenen Katalysatorklassen und die entsprechenden Reaktionsmechanismen vorgestellt werden. Kapitel 3 stellt die Entwicklung neuer Katalysatoren für die Isomerisierung ungesättigter Fettsäuren vor, wobei Ruthenium-, Iridium- und Palladiumkatalysatoren im Detail betrachtet werden. Kapitel 4 beschreibt die Synthese und Charakterisierung von ungesättigten Fettsäurederivaten. Der experimentelle Teil behandelt die allgemeinen Arbeitsmethoden, die verwendeten Chemikalien und Reagenzien sowie die analytischen Methoden. Die Ergebnisse der Arbeit werden in der Diskussion zusammengefasst und die Bedeutung der Ergebnisse für die weitere Forschung und Entwicklung von neuen nachhaltigen Verfahren zur Funktionalisierung von Fettsäuren wird hervorgehoben.
Schlüsselwörter (Keywords)
Ungesättigte Fettsäuren, Doppelbindungsisomerisierung, Katalyse, Ruthenium, Iridium, Palladium, Fettsäurederivate, nachhaltige Chemie, grüne Chemie.
Häufig gestellte Fragen
Warum ist die Isomerisierung von Fettsäuren für die Industrie wichtig?
Durch Isomerisierung kann die Doppelbindung in Fettsäuren verschoben werden. Dies ermöglicht neue chemische Reaktionen an Positionen, die vorher nicht zugänglich waren, und erlaubt die Herstellung hochwertiger bio-basierter Wertstoffe aus pflanzlichen Ölen.
Welche Metalle werden als Katalysatoren eingesetzt?
In der Arbeit wurden vor allem Übergangsmetallkatalysatoren auf Basis von Ruthenium, Iridium, Palladium und Silber entwickelt und untersucht.
Was sind die Vorteile dieser neuen katalytischen Reaktionen?
Die Reaktionen zeichnen sich durch hohe Selektivität, exzellente Ausbeuten und eine gute Toleranz gegenüber anderen funktionellen Gruppen aus. Sie bieten nachhaltige Alternativen zu petrochemischen Synthesewegen.
Was versteht man unter „Grüner Chemie“ in diesem Kontext?
Es geht um die Nutzbarmachung nachwachsender Rohstoffe (pflanzliche Öle) anstelle von Erdöl. Durch effiziente Katalyse werden Abfälle minimiert und ressourcenschonende Verfahren zur Herstellung chemischer Produkte entwickelt.
Welche spezifischen Transformationen wurden entwickelt?
Entwickelt wurden unter anderem ein System zur direkten Lactonisierung freier Fettsäuren sowie eine isomerisierende Michael-Addition zur Funktionalisierung von Fettsäureestern.
- Quote paper
- Dominik Ohlmann (Author), 2012, Neue katalytische Reaktionen zur Funktionalisierung ungesättigter Fettsäuren und ihrer Derivate, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/463484
