KatTex - Heterogene asymmetrische Katalyse an Textilien

Die Effizienz vieler chemischer Prozesse basiert auf dem Einsatz von Katalysatoren, die die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion durch das Absenken der Aktvierungsenergie drastisch erhöhen können. Für viele Anwendungen werden diese in eine feste Matrix eingebunden (immobilisiert), was eine Wiederverwendung oder aber auch einen dauerhaften Gebrauch in Durchflussreaktoren erlaubt, wobei die Reaktionsprodukte selbst nicht mit dem Katalysator verunreinigt sind. Konventionelle Trägermaterialien basieren beispielsweise auf Mineralien, Aktivkohle oder auch synthetischen Polymeren. Allerdings ist deren Herstellung bzw. Beaufschlagung mit einem Katalysator zumeist sehr aufwendig und kostspielig. Im Vergleich dazu sind textile Trägermaterialien sehr preiswert. Die flexible, durchströmbare Konstruktion von Geweben ermöglicht die Auskleidung von Reaktoren jedweder Geometrie, einen hohen Substratumsatz und eine einfache, rückstandslose Entfernung nach Gebrauch. Darüber hinaus lässt sich die aktive Oberfläche von Textilien einfach über die Wahl des Faserdurchmessers einstellen.

Synthese-Route für chirale Liganden und Metallkomplexe bei MCAT

Basierend auf den einschlägigen Vorarbeiten des DTNW auf dem Gebiet der Immobilisierung unterschiedlicher Katalysatoren an textilen Trägermaterialien war es das Ziel des Kooperationsprojektes mit MCAT (Konstanz), permanent textil-geträgerte metallorganische Katalysatoren für die asymmetrische Katalyse zu entwickeln. Im Verlaufe der Projektlaufzeit konnten bei MCAT für eine Vielzahl von organischen Liganden sowie deren Metallkomplexe allgemeingültige Synthesevorschriften erarbeitet werden. Die Ligandensynthesen als auch die entsprechenden Umsetzungen zu den katalytisch aktiven metallorganischen Katalysatoren gelangen problemlos im Grammmaßstab. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass sich die metallorganischen Katalysatoren mit Hilfe von unterschiedlichen UV-Quellen  an textilen Trägergeweben aus Polyester und Polyamid extraktionsbeständig, d.h. permanent, fixieren lassen. Außerdem konnten mit Hilfe von modifiziertem Chitosan chirale Oberflächen an Baumwolle realisiert werden. Durch Eintauchen der modifizierten Gewebe in Lösungen entsprechender Metallsalze (Silber, Kupfer, Palladium, Gold und Iridium) konnte die Komplexierung des chiralen Biopolymers einfach und effektiv realisiert werden. Insbesondere die immobilisierten Kupferkomplexe erwiesen sich als katalytisch aktiv hinsichtlich unterschiedlicher Modellreaktionen und waren wiederverwertbar.


Angaben zum Forschungsvorhaben

Titel: KatTex - Heterogene asymmetrische Katalyse an nicht-konventionellen Trägermaterialien
Förderkennzeichen: ZIM-Vorhaben KF3047702MF2
Laufzeit: 01.01.2013 - 31.12.2014
Projektpartner: MCAT GmbH, Konstanz

Ansprechpartner: Dr. Klaus Opwis, Tel.: +49-2151-843-2014, e-Mail: opwis@dtnw.de