Die Arbeiten an diesem Teilprojekt sind beendet

Thema

Ruthenium-katalysierte Hydrosilylierung von Kohlendioxid

Teilprojektleiter

Dr. Stephan Pitter
Institut für Technische Chemie
Bereich Chemisch-Physikalische Verfahren
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Postfach 3640
76021 Karlsruhe

Telefon: 07247-82-2308
Telefax: 07247-82-2244
E-Mail: stephan.pitter@itc-cpv.fzk.de

Zusammenfassung

Polykondensationen gehören zu den wichtigsten Aufbaureaktionen für Silicone. Voraussetzung ist die Verfügbarkeit einer reaktiven, an das Siliziumatom gebundenen Abgangsgruppe. Technisch etabliert für die bereits durch Luft-feuchtigkeit induzierte Polykondensation sind Silicon-Monomerbausteine mit Acetoxy-funktionen, die üblicherweise durch "klassische" Veresterungsverfahren hergestellt werden. Unser Ansatz ist Entwicklung von Synthesen alternativer Monomerbausteine mit Formoxyfunktionen. Hierzu dient das Prinzip der Hydrosilylierung von Kohlendioxid dem atomeffizienten Aufbau der Zielprodukte.

Vorarbeiten

Hydrosilylierung


In einer ersten Untersuchung konnten wir zeigen, dass RuCl3 in Acetonitril ein im Vergleich mit den bis dato bekannten Systemen [1] einfaches und leistungsfähiges Katalysatorsystem für die Hydrosilylierung von CO2 bildet.[2] Primärschritt ist die Bildung eines gemischtvalenten, ionischen Ru(II)/Ru(III)-Komplexes. Die in über 90 % Ausbeute synthetisierbaren Formoxysilane zeigen eine moderate thermische Stabilität. Das Prinzip des Aufbaus von Silicon-Netzwerken konnte durch die H2O-induzierte Polykondensation von Monomerbausteinen mit zwei Formoxysubstituenten gezeigt werden. [2]

Ziele

Herstellung von Modellverbindungen und Katalysatoren

Für die Entwicklung und Optimierung von Katalysatoren ist die Kenntnis über den Mechanismus der katalysierten Reaktion von Bedeutung. Unter anderem soll geprüft werden, ob eine primärer Angriff des Silans im Sinn einer oxidativen Addition erfolgt, wie im abgebildeten Mechanismus veranschaulicht. Außerdem sollen Möglichkeiten zur Steigerung der katalytischen Aktivität durch die Variation von Donorliganden sowie durch kooperative Effekte zwischen starken und schwachen Donoren aufgezeigt werden. Insbesondere sollen auch die in unserer Arbeitsgruppe entwickelten hemilablien P,N-Liganden in diesem Sinn auf ihre Wirksamkeit getestet werden. [3] Ein wesentliches Teilziel ist auch die Darstellung neuer Silane mit zwei (D-Baustein) und drei (T-Baustein) Formoxyfunktionen.

Prozeßoptimierung

Weiterhin werden anhand ausgewählter und im Labormaßstab bereits voroptimierter Synthesen die thermodynamischen und kinetischen Parameter der Hydrosilylierung von CO2 ermittelt, die zum einen für die spätere Auslegung eines Verfahrens notwendig sind und die sich außerdem sinnvoll mit den Untersuchungen zum Reaktionsmechanismus verknüpfen.

[1]

a) H. Koinuma, F. Kawakami, H. Kato, H. Hirai, J. Chem. Soc. Chem. Comm. 1981, 213; b) G. Süss-Fink, J. Reiner, J. Organomet. Chem. 1981, 221, C36; c) P. G. Jessop, Top. Cat. 1998, 3, 95.

[2]

A. Jansen, S. Pitter, Organometallics, 2000, 19, 135.

[3] 

a) S. Pitter, E. Dinjus, J. Mol. Cat. A 1997, 125, 39; b) A. Jansen, S. Pitter, Monatsh. Chem. 1999, 130, 783.




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Stand: 24.06.09