Immobilisierung von Organokatalysatoren an polymeren Trägern

Die Effizienz vieler chemischer Prozesse basiert auf dem Einsatz von Katalysatoren, die die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion durch das Absenken der Aktivierungsenergie 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. 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 (z.B. aus Baumwolle, Polyamid oder Polyester) 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. Das am DTNW zunächst für Biokatalysatoren entwickelte Konzept wurde im vorliegenden Forschungsvorhaben in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Kohlenforschung (Mülheim/Ruhr) erstmals erfolgreich auf organische Katalysatoren ausgeweitet.

 

So zeigen die entwickelten textil-fixierten Organokatalysatoren auch nach über 250 Zyklen eine nahezu unverminderte katalytische Aktivität für enantioselektive Reaktionen, die vor allem bei der Produktion von hochpreisigen Arzneimitteln oder Feinchemikalien von herausragendem Interesse sind. Das innovative Verfahren bietet den Anwendern aus dem Bereich der Pharmazie, Chemie und Biochemie somit eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten verbunden mit der Chance auf hohen wirtschaftlichen Erfolg.

Die herausragenden Ergebnisse des Forschungsvorhabens wurden im renommierten US-amerikanischen Science-Magazin veröffentlicht.

J.-W. Lee, T. Mayer-Gall, K. Opwis, C.E. Song, J.S. Gutmann, B. List, Organotextile Catalysis, Science 341 (2013) 1225-1229.

http://www.sciencemag.org/content/341/6151/1225.full

Angaben zum Forschungsvorhaben

Titel: Immobilisierung von Organokatalysatoren an polymeren Trägern
Kennwort: Organokatalyse
Förderkennzeichen: IGF-Vorhaben Nr. 436 N
Laufzeit: 01.06.2012 - 31.08.2014
Projektpartner: Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mülheim an der Ruhr

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