Die Deutschen Chemieverbände haben ein Positionspapier zum Thema "Chemie ist Innovationstreiber in der Materialforschung" vorgestellt (Bild: shoot4u - Fotolia.com)
Bei der Carbonylierung geht es um die katalysierte Einführung einer CO-Gruppe (Carbonyl-Gruppe) in organische Verbindungen. Wissenschaft und Industrie hatten schon seit mehr als 60 Jahren nach einer Möglichkeit gesucht, den nun gelungenen Reaktionsschritt in einer sogenannten „Dream Reaction“ zu realisieren.
Prof. Robert Franke von Evonik Performance Materials gehört zu den leitenden Wissenschaftlern des Forschungsprojekts. (bild. Evonik)
Das Team agierte unter der Leitung von Professor Matthias Beller, Direktor des Leibniz-Instituts für Katalyse (LIKAT) in Rostock, und Professor Robert Franke von Evonik Performance Materials. Den Wissenschaftlern ist es gelungen, den Ausgangsstoff 1,3-Butadien auf direktem Wege doppelt zu carbonylieren, um daraus Adipate (Salze der Adipinsäure) herzustellen. Adipate lassen sich derzeit nur durch eine mehrstufige, energie- und kostenaufwendige Synthese herstellen. Diese basiert nicht nur auf der Verwendung vieler Chemikalien, sondern setzt auch klimarelevante Stickoxide (NOx) frei, die zu den wesentlichen Treibhausgasen gehören.
Durchbruch mit Palladium-Katalysator
Der Schlüssel zum Durchbruch war die Entwicklung eines neuen Palladium-Katalysators auf Basis eines spezifischen Phosphin-Liganden (HeMaRaPhos). Dieser Ligand bindet an Palladium und ergibt so einen hochselektiven, effizienten und langlebigen Katalysator, der unter industriell realisierbaren Bedingungen Ausbeuten der Adipinsäurederivate von 95% erbringen kann.
Das Potential dieser Entwicklung ist groß: Adipate werden jährlich in großem Maßstab von mehreren Millionen Tonnen produziert und dienen als Ausgangsstoffe für die Herstellung zahlreicher Produkte wie Weichmacher, Parfüms, Schmierstoffe, Lösungsmittel, verschiedener pharmazeutischer Wirkstoffe und vor allem Nylon. Die beteiligten Projektpartner legen mit ihrem neuen Verfahren den Grundstein für eine umweltfreundlichere und kostengünstigere Syntheseroute in großem Maßstab. Die großtechnische Evaluierung hinsichtlich ökonomischer und technischer Gesichtspunkte hat bereits begonnen.
Die Ergebnisse des Projekts veröffentlichten die Wissenschaftler auch in der Fachzeitschrift Science. (ak)
