Katalytische Hydrierung

Calcium statt Platin

Werden preiswerte und biokompatible Hauptgruppenmetalle künftig teure und giftige Übergangsmetalle bei katalytischen Prozessen ersetzen? Chemiker der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben gezeigt, dass die Hydrierung von Iminen mit Calcium statt mit Edelmetallen möglich ist.

Seit über zweihundert Jahren wird Platin als Katalysator für die Umsetzung reaktionsträger Stoffe genutzt. Doch Platin hat auch gravierende Nachteile: Das Edelmetall ist sehr teuer, es gibt nur wenige Vorkommen auf der Erde, und Platinsalze können hochgiftig sein, weil sie sich in DNA-Stränge einlagern. Forscher auf der ganzen Welt suchen deshalb nach günstigen und sicheren Alternativen zu Katalysatoren aus Übergangsmetallen, zu denen neben Platin zum Beispiel Palladium, Rhodium oder Iridium gehören.

Vielversprechend: Katalyse mit Calcium
Diesem Ziel sind Chemiker der FAU jetzt ein großes Stück nähergekommen: Sie haben im Experiment gezeigt, dass die Hydrierung von Iminen mit Wasserstoff auch mit Calcium statt mit Edelmetallen möglich ist – und das bei vergleichsweise geringem technischen Aufwand und recht niedrigen Drücken bis zu einem Bar. Die katalytische Umwandlung von Iminen zu Aminen ist ein wichtiger Prozess in der Feinchemikalienproduktion, besonders in der Pharmachemie. „Wir waren selbst überrascht, wie gut die Imin-Hydrierung mit Calcium funktioniert“, sagt Prof. Dr. Sjoerd Harder, Inhaber des Lehrstuhls für Anorganische und Metallorganische Chemie. „Offenbar ist Calcium ein besserer Katalysator, als wir bislang angenommen hatten.“

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Calcium ist wie die anderen Erdalkalimetalle überall auf der Welt verfügbar, leicht zu gewinnen und dadurch sehr preiswert und vor allem preisstabil. Bezogen auf seine molekulare Masse ist Calcium im Vergleich 5000 mal günstiger als Platin und sogar 11000 Mal günstiger als Rhodium. Und im Gegensatz zu Übergangsmetallen ist das ungiftige Calcium biokompatibel.

Sjoerd Harder und seine Lehrstuhlmitarbeiter haben es sich zur Aufgabe gemacht, das volle Anwendungspotenzial von Erdalkalimetallen bei anspruchsvollen Katalyseprozessen zu erforschen und die etablierten Übergangsmetalle sukzessive zu ersetzen.

Publikation: In Nature Catalysis, DOI: 10.1038/s41929-017-0006-0.

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