Beschleunigung von katalytischen Reaktionen

Chemiker entwickeln trickreiches Verfahren zur Kunststoffherstellung

Chemiker der Universität Konstanz entwickelten eine trickreiche Methode, um katalytische Reaktionen zur Kunststoffherstellung zu beschleunigen. Dadurch wurde es erstmalig möglich, Kunststoff-Molekülketten aus den Bausteinen sogenannter Allyl-Monomere zu erzeugen.

Dr. Zhongbao Jian (von links nach rechts) gemeinsam mit Bundespräsident Joachim Gauck und Prof. Dr. Helmut Schwarz, Präsident der Alexander von Humboldt-Stiftung, beim Stipendiatentreffen der Humboldt-Stiftung. (Foto: Humboldt-Stiftung / David Ausserhofer)

Die Konstanzer Methode basiert auf der Einbindung einer zweiten reaktiven Gruppe in die Molekülkette. Die Forschungsergebnisse werden vom Wissenschaftsjournal „Angewandte Chemie“, das sie in seiner Ausgabe vom 13. November 2015 veröffentlicht hat, als „Very Important Paper (VIP)“ eingestuft. „Weniger als fünf Prozent unserer Manuskripte erhalten solch eine positive Bewertung“, informiert die Redaktion von „Angewandte Chemie“.

Kunststoffe bestehen aus langen Molekülketten. Diese können durch katalytische Reaktionen aufgebaut werden, in denen kleine Moleküle Glied für Glied zur Kunststoffkette aneinandergereiht werden. Das chemische Bindeglied zwischen den Molekülen bildet dabei eine sogenannte reaktive Gruppe.

Bei einigen Molekülen wie Allyl-Monomeren verläuft die katalytische Reaktion zu langsam, so dass die Molekülkette nicht anwächst. Aus diesem Grund war es bislang nicht möglich, Kunststoffe aus diesen chemischen Bausteinen zu erzeugen. Dr. Zhongbao Jian und Prof. Dr. Stefan Mecking von der Universität Konstanz fanden nun einen Weg, die katalytische Reaktion bei Allyl-Monomeren zu beschleunigen.

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Sie banden hierfür eine zweite reaktive Gruppe in die Moleküle ein und ergänzten auf diese Weise ein zweites Bindeglied für die Bausteine der Kette. Die zusätzliche reaktive Gruppe führt zu einer starken Beschleunigung der katalytischen Reaktion. Sie verläuft dadurch schnell genug, um Allyl-Monomere zu einer Kunststoff-Kette zu verbinden. „Katalytische Reaktionen steuern die Molekülstruktur des entstehenden Kunststoffs und damit seine Eigenschaften. Unser Katalyseverfahren schafft eine Grundlage, um interessante und aussichtsreiche Klassen von Molekülen als Bausteine für Kunststoffe mit neuen Eigenschaften zu gewinnen“, erläutert Stefan Mecking.

Zhongbao Jian setzte das Forschungsprojekt an der Universität Konstanz im Rahmen eines Forschungsstipendiums der Alexander von Humboldt-Stiftung um. Zuvor hatte er am Changchun Institute of Applied Chemistry (Changchun, China) seine Promotion abgeschlossen. Während seines zweijährigen Aufenthaltes in Konstanz von 2013 bis 2015 war er darüber hinaus Fellow des Zukunftskollegs der Universität Konstanz. Aktuell forscht Zhongbao Jian an der Universität Münster in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Gerhard Erker.

Originalpublikation:
Z. Jian, S. Mecking, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, DOI: 10.1002/anie.201508930.

Kontakt:
Prof. Dr. Stefan Mecking
Universität Konstanz
Fachbereich Chemie
Universitätsstraße 10
78464 Konstanz
E-Mail: Stefan.Mecking@uni-konstanz.de

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