Research to Business
Angebot: 635

„Energiewende“ in der Synthesechemie

Rückgewinnbare und wiederverwendbare Katalysatoren sorgen bei der chemischen Photoredoxkatalyse für mehr Nachhaltigkeit.

Die Anregung des Photokatalysators mit Licht erfolgt im Labor preiswert und energiesparend durch LEDs unter den Reaktionsgefäßen. An sonnigen Tagen gelingt die Reaktion auch mit Sonnenlicht.
Die Entwicklung umweltbewusster und kostengünstiger Herstellungsverfahren für chemische Rohstoffe ist ein wichtiges Anliegen der Chemie- und Pharmaindustrie. So hat sich in den vergangenen Jahren bei der Synthese medizinischer Wirkstoffe die Photoredoxkatalyse zu einer häufig genutzten Methode entwickelt. Dabei wird sichtbares Licht, beispielsweise aus LEDs, als Energiequelle für Synthesereaktionen genutzt. Der Einsatz thermischer Energie wird so zunehmend durch Licht als nachhaltige Energiequelle ersetzt.

Bisher verfügbare Katalysatorstoffe können nur in einer Lösung als homogene Photokatalyse angewandt werden. Die gelösten, lichtaktivierbaren Katalysatoren stoßen hier die Synthesereaktion im Stoffgemisch an und bleiben nach Entstehung des Produkts unverändert bestehen. Eine Rückgewinnung und Wiederverwendung des Katalysators aus dem Gemisch wäre jedoch extrem aufwändig und lohnt sich daher nicht.

Wissenschaftler vom Institut für Organische Chemie (IOC) am KIT haben nun die Möglichkeit geschaffen, Photokatalysatoren in einem mehrstufigen Prozess auf Kunstharz als festem Trägermaterial zu binden. Genutzt wird ein funktionalisierter Polystyrol-Harz, der in organischen Lösungsmitteln gänzlich unlöslich ist. So kann der feststoffgebundene Katalysator durch einfache Filtration vom Reaktionsgemisch abgetrennt und wiedergewonnen werden, wodurch eine direkte und mehrfache Verwendung möglich wird. Zudem ist der neuentwickelte Feststoffkatalysator mit allen gängigen Lösungsmitteln einsetzbar, auch mit Wasser als unbedenklichem Lösungsmittel. Bereits bekannte Photoredoxreaktionen lassen sich so besonders nachhaltig umsetzen. Der neue Feststoffkatalysator ist vielfältig anwendbar in der organischen, biologischen, medizinischen und pharmazeutischen Synthesechemie.

Große Vorteile ergeben sich auch aus dem Einsatz in der industriellen Technik, der sogenannten „Flow Chemistry“. Entsprechende Durchflussapparaturen können mit den Feststoffkatalysatoren beschichtet werden, sodass Reaktionen im kontinuierlichen Fluss realisierbar sind. So gelingt die Herstellung industriell relevanter Stoffmengen mit minimalem Einsatz der wertvollen Katalysatoren.

Das KIT sucht Partner zum Einsatz der Technologie in der Synthesechemie.

Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Dr. Aude Pélisson-Schecker, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanagerin, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25335

E-Mail: pelisson-schecker@kit.edu

Angebot der Merkliste hinzufügen