High Valent Metal Oxo Complexes as Oxidation Catalysts

Abstract: Grundämnena molybden, wolfram och vanadin spelar viktiga roller i biologiska system. De återfinns bl a i ett antal enzymer, där de genomför s k syreöverföringsreaktioner, d v s de tar en syreatom från en molekyl och överför den till en annan molekyl. Sådana reaktioner är av stor vikt i kemi, eftersom införandet av syre i olika molekyler är viktig vid framställning av många kemikalier som kan användas i industrin, inklusive läkemedelsindustrin. I den forskning som behandlas i denna avhandling, har nya komplex av de ovannämnda metallerna framställts och använts som funktionella modeller för sådana biologiska metallenheter (metallenzymer). Med ”funktionella modeller” menas att molekylerna inte nödvändigtvis efterliknar de koordinationsenheter som återfinns i enzymerna, men i de molekyler som diskuteras i denna avhandling är syre (i form av en oxidjon, O2-) alltid bunden till metallen, i överensstämmelse med de biologiska enheterna. De framställda komplexens förmåga att verka som katalysatorer för syreöverföringsreaktioner har undersökts. De katalytiska reaktionerna har utförts på molekyler som är goda modeller för biologiska molekyler som genomgår sådana reaktioner genom att ta emot en syreatom. Syreatomen tas från olika reagens som lätt kan ge ifrån sig syre, och på ett sådant sätt fungera som ett s k oxidationsmedel. I de undersökningar som beskrives i denna avhandling, har väteperoxid, H2O2, använts som en syredonator därför att det är ett relativt miljövänligt oxidationsmedel som ger vatten som en biprodukt. De reaktioner som har studerats är bl a epoxidering, där en syreatom skjuts in i en dubbelbinding mellan två kol, så att en cyklisk enhet innehållande en kol-syre-kol-brygga skapas, samt sulfoxidering, där en syreatom binds till en svavelatom (svaveljon). Dessutom har s k haloperoxideringsreaktioner studerats, där halogener (klor, brom, jod) överförs till en molekyl i en reaktion som involverar väteperoxid. I flera fall har de framställda metallkomplexen visat sig vara dugliga katalysatorer; t ex har några wolframkomplex som har framställts visat sig vara mycket goda katalysatorer för haloperoxidering.