Neuer Katalysator Fixierung von Kohlendioxid durch Iridium-katalysierte Hydrosilylierung

Forscher der Universität Saragossa haben einen neuen Katalysator entwickelt, mit dem sich Kohlendioxid umsetzen und Form eines Silyl-Formiats abfangen lässt.

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Saragossa/Spanien – Kohlendioxid könnte eine interessante alternative Kohlenstoffquelle für die chemische Produktion sein. Es ist kostengünstig, kommt in ausreichender Menge in der Natur vor und würde helfen, den Verbrauch fossiler Rohstoffe zu reduzieren. Zudem würde die CO₂-Bilanz von Kraftstoffen und chemischen Produkten deutlich günstiger ausfallen.

Das größte Hindernis auf dem Weg dahin ist die hohe Stabilität des Kohlendioxid-Moleküls. Spanische Forscher stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie jetzt einen neuen Ansatz vor, der Kohlendioxid in Form von Silyl-Formiaten, siliciumhaltigen Ameisensäureestern, abfängt.

Hydrierung von CO₂ zu Ameisensäure

Die Hydrierung von CO₂ zu Ameisensäure (HCO₂H) ist eine Variante der CO₂-Nutzung, an der intensiv geforscht wird. Ameisensäure wird in der chemischen Industrie als Rohstoff für viele Produkte eingesetzt, etwa für die Agrarwirtschaft, die Lebensmitteltechnologie oder die Lederwarenindustrie. Insbesondere aber könnte sie als Wasserstoffspeicher dienen, etwa für brennstoffzellenbetriebene Fahrzeuge.

Obwohl bereits eine Reihe von katalytischen Verfahren für die Herstellung von Ameisensäure aus CO₂ entwickelt wurde, ist noch keines großtechnisch umgesetzt. Die Reaktion ist eine Gleichgewichtsreaktion, deren Gleichgewicht ungünstigerweise deutlich auf der Seite der Ausgangsverbindungen liegt. Um die ständig ablaufende Rückreaktion zu unterdrücken, muss die Ameisensäure abgefangen werden - in Form von Salzen, Addukten oder Derivaten - um sie aus der Gleichgewichtsbilanz zu entfernen.

Neuer Katalysator zur CO₂-Umsetzung

Das Team um Francisco J. Fernández-Alvarez und Luis A. Oro von der Universität Saragossa hat nun einen neuen Katalysator entwickelt, mit dem sich Kohlendioxid umsetzen und Form eines Silyl-Formiats abfangen lässt. Als Formiate bezeichnet man Salze und Ester der Ameisensäure. Der Ausdruck Silyl steht für einen siliciumhaltigen organischen Molekülteil. Silyl-Formiate können für die Herstellung von Silikon-Polymeren und als reaktive Zwischenprodukte in organischen Synthesen eingesetzt werden. Die Ameisensäure lässt sich aber auch leicht aus dem Silyl-Formiat wieder freisetzen.

Die neue Reaktion, die die Forscher bereits im Gramm-Maßstab realisieren konnten, läuft laut eigenen Informationen bei sehr milden Reaktionsbedingungen. Sie sei hochselektiv und liefere einen hohen Umsatz, komme ohne Lösungsmittel aus und es würden keine Abfallprodukte anfallen. Das Kohlendioxid wird dabei mit Heptamethyltrisiloxan reduziert. Herzstück ist ein speziell entwickelter Iridium-Katalysator, der sich erst in situ aus einer luft- und feuchtigkeitsstabilen Vorstufe bildet.

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