Prof. Dr. P. Klüfers
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31.12.1999

Der Schwerpunkt der Untersuchungen lag auf der Komplexierung von Monosacchariden mit Metallen, insbesondere Eisen und Mangan. Es wurden zahlreiche Vertreter verschiedener Monosaccharid-Klassen (Aldosen, Ketosen, Ar-Säuren, On-Säuren, Zuckeralkohole, Nucleoside) eingesetzt. Im Falle des Eisens wurden Monosaccharid-Eisen(II)-Komplexe synthetisiert, die sich mit Sauerstoff zu Monosaccharid-Eisen(III)-Komplexen oxidieren lassen. Die gebildeten Komplexen sind relativ stabil, wenn auch nicht unbegrenzt. Im Falle von Mangan erfolgte die Darstellung und Charakterisierung von Monosaccharid-Mangan(II)-Komplexen. Der Aufbau der Komplexe konnte in den meisten Fällen geklärt werden. Dabei wurde festgestellt, dass die Komplexierung - unabhängig von den verschiedenen funktionellen Gruppen in der Monosaccharid-Struktur - über die Polyol-Struktur erfolgt. Es gelang diese Komplexe sowohl mit Sauerstoff als auch mit Wasserstoffperoxid zu Monosaccharid-Mangan(III)-Komplexen und Monosaccharid-Mangan(IV)-Komplexen zu oxidieren. Die gebildeten Mangan(IV)-Komplexe sind im alkalischen Milieu überraschend stabil und hydrolyseunempfindlich. Der Monosaccharid-Mangan(IV)-Komplex zerfällt jedoch spontan beim Ansäuern der alkalischen Lösungen. Mangan wird dann zur Oxidationsstufe Mangan(II) reduziert. Die gewünschte gleichzeitige selektive Ligandenoxidation des Monosaccharids gelang jedoch nicht. Im Bereich der Di-, Oligo- und Polysaccharide wurde die Komplexierung von Metallen mit Cyclodexrinen untersucht. Es wurden Cyclodextrin-Mangan(II)- und Mangan(III)-Komplexe dargestellt und charakterisiert. Cyclodexrine sind jedoch - im Gegensatz zu den untersuchten Monosacchariden - nicht in der Lage Mangan(IV)-Komplexe zu bilden. Darüber hinaus gelang die Darstellung von Mangan-Saccharid-Komplexen und Eisen-Saccharid-Komplexen mit D-Cellobiose und verschiedenen Cellulosederivaten. Diese Komplexe konnten jedoch nicht definiert oxidiert werden.

Ziel des geplanten Vorhabens ist es, das Redoxverhalten von Kohlenhydrat - Metallkomplexen zu ermitteln und die metallkatalysierte Oxidation von Polysacchariden mit Sauerstoff zu einer befriedigenden Alternativmethode (z.B. zur Oxidation mit Chlor oder Chlorverbindungen) zu entwickeln. Da eine wichtige Nutzung den Bereich der Stärkeoxidation betrifft, soll von Anfang an eine polymerchemische Charakterisierung von Stärkeoxidaten einbezogen werden. Es sollen Monosaccharid-Metall- bzw. Polysaccharid-Metall-Komplexe dargestellt und charakterisiert werden. Darüber hinaus sollen diese Komplexe mit sauerstoffhaltigen Systemen selektiv oxidiert werden. Das Vorhaben wird in Zusammenarbeit mit der Fa. Akzo und der Fa. Henkel durchgeführt.