Organische Chemie Forscher legen Grundstein für preiswerte Katalyse mit Metalloxid

Quelle: Pressemitteilung

Alkine sind Kohlenwasserstoffverbindungen, die in der Industrie vielseitig eingesetzt werden. Bislang ging man davon aus, dass man für bestimmte chemische Reaktionen mit ihnen zwingend Katalysatoren auf Gold- oder Platinbasis benötigt. Forschern ist es nun gelungen, dieselben Reaktionen mit deutlich günstigeren Materialien herbeizuführen.

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Forscher der Universität Halle-Wittenberg haben neuartige, preiswerte Katalysatoren entwickelt. (Symbolbild)
Forscher der Universität Halle-Wittenberg haben neuartige, preiswerte Katalysatoren entwickelt. (Symbolbild)
(Bild: gemeinfrei / Unsplash)

Halle – Alkine gehören zu den Grundbausteinen der organischen Chemie. Dabei handelt es sich um eine Klasse von Kohlenwasserstoffverbindungen, bei denen zwei benachbarte Kohlenstoffatome drei Elektronenpaare miteinander teilen. „Für die gewünschten Reaktionen in der Industrie ist eine Aktivierung dieser Dreifachbindung nötig. Bislang konnte diese in Reaktionen hauptsächlich mit Katalysatoren auf der Basis von Edelmetallen, vor allem Gold oder Platin, beobachtet werden. Es gibt einen breiten wissenschaftlichen Konsens darüber, dass diese Reaktionen mit anderen Elementen nicht möglich sind“, erklärt Prof. Dr. Konstantin Amsharov vom Institut für Chemie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU). Allerdings sind Gold und Platin nicht nur teuer, sondern auch relativ selten.

In der neuen Studie zeigen die Chemiker, dass es unter bestimmten Bedingungen möglich ist, einen Katalysator auf Basis von Aluminiumoxid – einer Verbindung von Aluminium und Sauerstoff – für die gleichen Reaktionen wie mit Alkinen zu verwenden. „Diese Elemente sind vergleichsweise günstig und kommen sehr häufig vor“, sagt Amsharov. Das Team liefert auch gleich die passende Erklärung für die Beobachtung: „Wir können mit unserem neuen Ansatz ein ähnliches Verhalten auf der Ebene der Elektronen imitieren wie bei Gold. Teilweise liefen die Reaktionen sogar effizienter ab“, so Amsharov weiter.

Bislang haben die Forscher die neue Methode nur im Labormaßstab unter Beweis gestellt. „Mit unserer Studie haben wir zunächst den grundsätzlichen Beweis geliefert, dass Metalloxide als vergleichbare Katalysatoren zum Einsatz kommen können“, so Co-Autor Dr. Vladimir Akhmetov von der MLU. In weiteren Studien soll nun untersucht werden, auf welche gängigen Beispielreaktionen sich die Entdeckung anwenden lassen könnte.

Quelle: Akhmetov V., Feofanov M., Sharapa D. I., Amsharov K. Alumina-mediated π-Activation of Alkynes. Journal of the American Chemical Society (2021). https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c07845

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