Immobilisierung von Übergangsmetall-haltigen Komplexen des Phthalocyanin und des Salen-Typs in mesoporösen Molekularsieben des Typs MCM-41

Abstract

MCM-41-Materialien mit unterschiedlichen Porendurchmessern wurden synthetisiert. Sie wurden als Trägermaterialien für organische Macrocyclen eingesetzt. Diese Wirts/Gast-Verbindungen vereinen als Katalysatoren die Vorteile von heterogen und homogen geführten Reaktionen. Fe- und Cu-Phthalocyanine wurden in den Kanälen des Molekularsiebs MCM-41 mittels Adsorption aus einer pyridinischen Lösung immobilisiert. Perfluoriertes Ru-Phthalocyanin wurde unter Verwendung dreier verschiedener Methoden in MCM-41 immobilisiert: (i) Die Flaschenschiff-Methode, in welcher der Macrocyclus in den Kanälen aus kleinen Bausteinen aufgebaut wird, (ii) der Synthesemethode, in welcher der vorgefertigte Komplex zum Synthesegel des MCM-41 gegeben wird, (iii) durch Andocken des Komplexes über koordinative Bindungen an die Oberfläche der MCM-41-Poren. Jacobsens Katalysatror wurde in MCM-41 mittels Ionenaustausch aus pyridinischer Lösung immobilisiert. Die aus den Synthesen resultierenden Materialien wurden mittels Röntgendiffraktometrie, N2-Adsorption, Elementaranalyse, Festkörper-NMR-, IR- und UV/VIS-Spektroskopie und als Katalysator in der Oxidation unsubstitutierter Kohlenwasserstoffe bei niedrigen Temperaturen unter Verwendung von tert.-Butylhydroperoxid und Wasserstoffsuperoxid als Oxidationsmittel untersucht. Je nach Herstellungsmethode unterschieden sich die erhaltenen Materialien stark in ihrer Zusammensetzung (Beladung und Verteilung der Komplexe) und in ihrem katalytischen Aktivitäten. Die katalytischen Eigenschaften der Wirts/Gast-Verbindungen wurden in der Oxidation von n-Hexan und cyclo-Hexan in der flüssigen Phase bei Raumtemperatur getestet. Die enantioselektiven Eigenschaften des immobilisierten Jacobsens Katalysators wurden in der Oxidation von Styrol getestet.

MCM-41 materials with different pore diameters have been synthesized. They were as carriers for catalytic active organic macrocycles. These host/guest materials combine the advantages of homogenous and heterogenous catalytic systems and are of considerable interest. Fe- and Cu-Phthalocyanine complexes have been immobilized in the channels of MCM-41-type molecular sieves by adsorption from pyridinic solution. Perfluorinbated Ru-Phthalocyanine complexes have been immobilized in MCM-41 via three different methods, viz. (i) the ship-in-the- bottle synthesis (in-situ assembling of the metal complex from smaller moieties), (ii) the synthesis method (addition of the preformed complex during the synthesis of the molecular sieve) and (iii) grafting the complex to the functionalized silica surface ofMCM-41. Jacobsens Catalyst has been immobilized in MCM-41 by ionic exchange from pyridinic solution. The resulting host/guest compounds were characterized by X-ray powder diffraction, nitrogen adsorption, elemental analysis, solid-state NMR-, solid-state IR- and UV/VIS-spectroscopy and as catalysts for the oxidation of unsubstituted hydrocarbons under ambient conditions using tertiary-butylhydroperoxide and hydrogen peroxide as oxidant. Depending on the synthesis method, the obtained materials strongly differ in their composition (i. e., loading with complexes) and in their catalytic activities. The catalytic properties of the host/guest compounds were explored in the Oxidation of n-hexane and cyclohexane in the liquid phase at room temperature. The enatioselective properties of the immobilized Jacobsen´s catalyst were explored in the oxidation of styrene at 5° C in the liquid Phase.