Unsichtbares Röhrchen hilft chemischer Industrie

Chemiker aus Utrecht haben in einem Projekt der niederländischen Organisation für wissenschaftliche Forschung (NWO) einen Katalysator für die Feinchemie entwickelt. Miniröhrchen aus Grafit bilden den Träger des Katalysators. Doktorand Tijmen Ros testete den Katalysator erfolgreich mit einer Standardreaktion. Inzwischen machen Mitforscher den Katalysator tauglich für die Produktion des Geruchs- und Geschmackstoffs Zimtalkohol.

Kohlennanofiber werden laut den Utrechter Forschern aktive Kohle als Träger von Katalysatoren ersetzen. Kohlennanofiber sind kleine aus Grafit hergestellte Röhrchen. Mehrere Röhrchen zusammen bilden ein schwammartiges Material mit einer großen inneren Oberfläche. Im optimalsten Fall enthält ein Gramm Röhrchen eine Oberfläche von zweihundert Quadratmetern. Auf der Oberfläche befestigen die Forscher den Katalysator, zum Beispiel das Metall Rhodium. Auf einer großen Oberfläche passen viele kleine Metallteilchen und das ergibt einen guten Katalysator.

NWO-Forscher Tijmen Ros untersuchte wie gut der Katalysator bei der Hydrierung von Cyclohexen funktioniert. Hydrierung ist eine viel verwendete Reaktion in der Industrie. Ein Beispiel von Hydrierung ist die Härtung von Fett, um Butter aus pflanzlichen oder tierischen Ölen herzustellen. Auch Farb-, Geruchs- und Geschmacksstoffe werden durch Hydrierung hergestellt. Cyclohexen ist ein einfaches Molekül, das die Forscher zum Testen des Katalysators benutzen.

Es zeigte sich, dass der Katalysator so gut funktionierte, dass nicht der Katalysator selbst, sondern die Zufuhr von neuem Wasserstoff der geschwindigkeitsbeschränkende Schritt in der Hydrierung wurde.
Die Forscher testeten die Kohlennanofiber zuerst mit losen Metallteilchen und danach mit Metallkomplexen. Die Feinchemie verwendet oft lose Metallteilchen, möchte jedoch lieber mit Komplexen arbeiten, weil diese die Reaktion besser steuern. Ein Komplex verbunden mit Kohlennanofiber ermöglicht Wiederverwendung des Katalysators. Obwohl sich zeigte, dass der Komplex der Chemiker seine Wirkung verloren hatte, erwarten die Forscher in Zukunft wohl wirksame Komplexe herstellen zu können.
Inzwischen beschäftigt sich die Utrechter Forschungsgruppe mit der industriell interessanten Hydrierung von Zimtaldehyd zu Zimtalkohol, ein Stoff, der nach Zimt riecht und schmeckt. Die meisten großen Unternehmen warten ab, bis sich Kohlennanofiber als Träger von Katalysatoren erwiesen hat. Die Forscher erwarten, dass dies innerhalb von zehn Jahren der Fall sein wird.

Nähere Informationen beim Doktoranden Tijmen Ros (Universität Utrecht, Fachbereich Anorganische Chemie und Katalyse), Tel. +31 (0)30 2536779 (Büro), +31 (0)30 2311849 (privat), Fax +31 (0)30 2511027, E-Mail: t.g.ros@chem.uu.nl Promotion am 16. Januar, Promotoren Prof. Dr. Dipl.-Ing.
D.C. Koningsberger und Prof. Dr. Dipl.-Ing. J.W. Geus