N-heterocyclic carbenes (NHCs), rivalling phosphines as viable spectator ligands in transition metal catalysis, rank among the most useful tools in organic and organometallic chemistry. In this context, the development of reusable immobilized NHC catalysts is one area of promise. This dissertation mainly focuses on the functionalization of NHC compounds towards the preparation of novel immobilized homogeneous catalysts, both with solid and “liquid” support (water-soluble catalysts). The first part focuses on a new immobilization mode for methylene-bridged bis(NHC) ligand systems. The hydroxymethyl-functionalized moiety provides a versatile platform to immobilize the prominent bis(NHC) motif while preserving the possibility to introduce different wingtip substituents. Exemplarily, four hydroxymethyl-functionalized imidazolium salts and five bis(NHC) metal complexes (Pd, Pt and Ir) were synthesized. With the obtained ligands and complexes, polymer-supported and water-soluble catalysts have been successfully prepared, respectively, and both were applied in Suzuki-Miyaura cross-coupling reactions. As an extension of the first part, the following work comprises the synthesis and characterization of three new hydroxymethyl-bridged, dinuclear bis(NHC) Ag(I), Cu(I) and Au(I) complexes. The differences and structural properties of all compounds are compared to their previously reported non-functionalized analogues by various spectroscopic methods and X-ray diffraction studies. Further, DFT calculations were conducted to gain better understanding of this ligand system and the resulting structural arrangement of its coinage metal complexes. The last part of this work describes the preparation of water-soluble catalysts, which is another way to achieve easy separation and reuse of the catalyst. Four sulfonated water-soluble PEPPSI-Pd-NHC complexes were prepared in a straightforward two-step synthesis. Their activities have been examined in Suzuki-Miyaura cross-coupling reactions in water under air. Detailed investigations of the most effective Pd-NHC complex include the catalytic activity on a broad variety of substrates and reusability.     «

N-heterocyclic carbenes (NHCs), rivalling phosphines as viable spectator ligands in transition metal catalysis, rank among the most useful tools in organic and organometallic chemistry. In this context, the development of reusable immobilized NHC catalysts is one area of promise. This dissertation mainly focuses on the functionalization of NHC compounds towards the preparation of novel immobilized homogeneous catalysts, both with solid and “liquid” support (water-soluble catalysts). The first pa...     »

N-Heterozyklencarbene (NHCs), welche in Konkurrenz zu Phosphanen als vielseitige Steuerliganden in der Übergangsmetallkatalyse eingesetzt werden, stellen ein wichtiges Werkzeug der organischen und metallorganischen Chemie dar. Aus diesem Grund stellt die Entwicklung von wiederverwendbaren, immobilisierten NHC Katalysatoren ein wichtiges Forschungsfeld dar. Diese Dissertation befasst sich vorwiegend mit der Funktionalisierung von NHC Verbindungen zur Herstellung immobilisierter Homogenkatalysatoren sowohl auf festem als auch „flüssigen“ Trägermaterial (wasserlösliche Katalysatoren). Der erste Teil dieser Arbeit ist auf einen neuartigen Modus der Immobilisierung für Methylen-verbrückte bis-(NHC) Ligandsysteme fokussiert. Die dabei eingeführte Hydroxymethyl-funktionalisierte Brücke stellt eine vielseitige Plattform zur Immobilisierung des bedeutenden bis-(NHC) Motivs dar, wobei die Möglichkeit zur Variation der N-Substituenten gewahrt bleibt. Beispielhaft wurden vier Hydroxymethyl-funktionalisierte Imidazoliumsalze und fünf bis-(NHC) Metallkomplexe (Pd, Pt und Ir) synthetisiert. Mit den erhaltenen Liganden und Komplexe wurden sowohl auf Polymeren immobilisierte als auch wasserlösliche Katalysatoren hergestellt, welche beide in Suzuki-Miyaura Kreuzkupplungsreaktionen zum Einsatz kamen. Als Ergänzung des ersten Teils beinhaltet der folgende Abschnitt die Synthese und Charakterisierung von drei neuen Hydroxymethyl-verbrückten, dinuklearen bis-(NHC) Ag(I), Cu(I) und Au(I) Komplexen. Die Unterschiede und strukturellen Eigenschaften aller Verbindungen werden mit den kürzlich beschriebenen, nicht-funktionalisierten Analoga verglichen. Dabei wird neben spektroskopischen Methoden auch auf Einkristallstrukturanalyse zurückgegriffen. Des Weiteren wurden DFT-Rechnungen durchgeführt, um ein besseres Verständnis dieses Ligandsystems und dessen strukturelle Anordnung in den resultierenden Münzmetallkomplexen zu erhalten. Das letzte Kapitel beschreibt die Synthese von wasserlöslichen Katalysatoren, was eine weitere Möglichkeit in Richtung einfacher Abtrennung und Wiederverwendung von Katalysatoren darstellt. Vier sulfonierte, wasserlösliche PEPPSI-Pd-NHC Komplexe wurden in einer einfachen Zweistufensynthese hergestellt. Deren Aktivitäten wurden in Suzuki-Miyaura Kreuzkupplungsreaktionen in Wasser und an Luft untersucht. Detaillierte Studien des effizientesten Pd-NHC Komplexes beinhalten die katalytische Aktivität an einem breiten Substratspektrum sowie dessen Wiederverwendung.      «

N-Heterozyklencarbene (NHCs), welche in Konkurrenz zu Phosphanen als vielseitige Steuerliganden in der Übergangsmetallkatalyse eingesetzt werden, stellen ein wichtiges Werkzeug der organischen und metallorganischen Chemie dar. Aus diesem Grund stellt die Entwicklung von wiederverwendbaren, immobilisierten NHC Katalysatoren ein wichtiges Forschungsfeld dar. Diese Dissertation befasst sich vorwiegend mit der Funktionalisierung von NHC Verbindungen zur Herstellung immobilisierter Homogenkatalysator...     »