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Abstract:
Im Rahmen dieser Arbeit konnten erfolgreich Nafion®-haltige Silikate mit ungeordneten, mikroporösen und geordneten, mesoporösen Strukturen dargestellt werden. Dabei konnten unterschiedliche Polymer-Beladungen in den Systemen erzielt werden. Die Systeme wurden mittels EA, IR, XPS, XRD, BET, SEM und TEM-Untersuchungen charakterisiert.
Im Weiteren wurden diese Systeme über die Reaktion der Sulfonsäurereste des immobilisierten Nafion®-Polymers mit Platin- und Zirconium-Methyl-Spezies beladen (vgl. Abbildung 82). Auf diese Weise wurde eine hohe Verteilung der Metall-Spezies auf dem Trägermaterial erreicht.
Des Weiteren wurden Kupfer-Systeme über den Ionenaustausch mit den Natriumsalzen der Nafion®-Systeme gewonnen (vgl. Abbildung 83).
Diese Metall-beladenen Systeme wurden mittels EA, IR, XPS, XRD, SEM und TEM-Untersuchungen analysiert. Des Weiteren wurden sie in ersten Testreaktionen eingesetzt, um das katalytische Potential dieser Systeme zu erschließen.
Die reduzierten Platin-Systeme wiesen eine hohe Verteilung der Platin-Partikel und recht hohe Aktivitäten in der Hydrierung von Cycloocten als Testreaktion auf. Dabei wurde die Aktivität nicht durch die Beladung des Systems beeinflusst.
Die Zirconium-Systeme wurden in der Polymerisation von Ethen untersucht. Unter Aktivierung von MAO zeigten diese Systeme eine recht gute Polymerisationsaktivität. Jedoch wurde in weiteren Untersuchungen nachgewiesen, dass die Katalyse keinen rein heterogenen Charakter aufweist.
Die Kupfer-Systeme wurden in der Cyclopropanierung eingesetzt und zeigten eine moderate bis schlechte Enantioselektivität. Außerdem wurde ein Ausbluten der Kupfer-Spezies beobachtet.
Nachdem generell das Prinzip der Metall-Beladung eines Nafion®-haltigen Silikats über die Sulfonsäurereste gezeigt werden konnte, können in der Zukunft weitere Metallbeladene Spezies durch Umsatz mit einer Vielzahl von Metall-Vorläufern dargestellt werden.
In den Untersuchungen zur Kombination von Säure- und Enzymkatalyse wurde zunächst die Racemisierung eines Alkohols durch die Nafion®-Systeme betrachtet. Weitere Untersuchungen zeigten, dass auch eine Racemisierung des durch die Enzymkatalyse gebildeten Esters erfolgt. Daher wurde die Kombination von kinetischer Racematspaltung durch die Lipase mit einer Racemisierung des verbleibenden Edukts durch die Nafion®-Systeme leider nicht erreicht. Sowohl Versuche mit einer Kombination beider Katalysatoren, als auch mit so genannten Doppel-Immobilisaten verliefen negativ (vgl. Abbildung 84). Allerdings zeigte sich in einigen Versuchen eine Aktivierung der Lipase durch das Nafion®-Polymer, die wahrscheinlich auf Wechselwirkungen mit der Perfluoralkylkette des Polymers zurückzuführen ist. Weitere Untersuchungen müssen zeigen, ob das Nafion®-Polymer als Additiv generell zu einer Aktivierung der Lipase führt.
