Holz statt Erdöl Mainzer Forscher stellen Wirkstoff aus Holz her

Die Suche der Chemie nach alternativen Rohstoffen läuft auf Hochtouren. Nun haben Mainzer Forscher zusammen mit Kollegen aus den USA zwei Wirkstoffe aus holzbasierten Ausgangsmaterialien hergestellt und gezeigt, dass Ökologie und Ökonomie besser zusammenpassen als man denkt.

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Johannes-Gutenberg-Universität Mainz

Mainz – Die Chemie von morgen könnte aus Holz geschnitzt sein. Denn Wissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und der University of Alabama in Tuscaloosa haben zwei Wirkstoffe aus holzbasierten Ausgangsmaterialien hergestellt und gezeigt, dass sich die üblicherweise auf Erdölprodukten beruhenden Synthesen ohne wirtschaftliche Verluste ersetzen lassen. Holz beinhaltet eine Palette von möglichen Ausgansstoffen, die aufgrund ihrer chemischen Struktur für viele Anwendungen besser geeignet sind als Erdölprodukte. Letztere müssen oft erst aufwändig umgewandelt werden, um die gleiche Funktionalität zu erreichen.

Ausgangspunkt bildete wie so oft wissenschaftlicher Austausch: Der Mainzer Wissenschaftler Till Opatz beschäftigt sich mit der Synthese von Wirkstoffen, die unter anderem das Wachstum von Tumorzellen hemmen. Die US-Forscherkollegen unter Leitung von Prof. Dr. Anthony J. Arduengo III waren hingegen an der Verwendung von Holzinhaltsstoffen für die nachhaltige Herstellung einer breiten Palette chemischer Grundstoffe interessiert. Auf einer Fachtagung in Goslar vor zwei Jahren stellten die beiden Forscher fest, dass sich ihre Ansätze hervorragend ergänzen würden, wenn man sie in geeigneter Weise kombiniert. Seither fand ein intensiver Austausch von Wissenschaftlern und Studierenden zwischen Mainz und Tuscaloosa statt, um diese Zusammenarbeit zu befeuern.

Ergebnis: Gemeinsam konnten die beiden Teams nun zeigen, dass sich die üblicherweise auf Erdölprodukten basierenden Synthesen der verschiedenen Wirkstoffe so abändern lassen, dass die Kohlenstoffgerüste ihrer Moleküle ausschließlich aus holzbasierten Ausgangsmaterialien aufgebaut werden.

Dies war zum einen das dimere Berberinalkaloid Ilicifolin B, dessen monomere Derivate eine hemmende Wirkung auf das Wachstum von Tumorzellen besitzen. Dabei gab es im Falle einer Zielverbindung, des Naturstoffes Ilicifolin B, keine Vergleichsmöglichkeit mit klassischer Petrochemie, da es sich um die erste Synthese dieser Substanz überhaupt handelte.

Zum anderen haben die Forscher in einer formalen xylochemischen Synthese das Opiat Dihydrocodein hergestellt, das als Mittel gegen Scherzen und Husten (Handelsnamen u.a. Paracodin und Tiamon) sowie im Heroinentzug eingesetzt wird. In diesem Fall konnten die Wissenschaftler die Effizienz der besten bislang bekannten petrochemischen Synthese beinahe verdreifachen, obwohl auf fossile Kohlenstoffbausteine zum Aufbau des Molekülgerüstes verzichtet wurde. Daneben arbeiten die Forscher auch an der nachhaltigen Produktion von Grundchemikalien, etwa zur Produktion von Autolacken oder Kunststoffen.

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