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Chemie: Polymere falten auf Kommando

Maßgeschneiderte Katalysatoren für effizientere Prozesse der chemischen Industrie
Abbildung: langkettige Moleküle aus vielen Gliedern
Ausgangspunkt der neuartigen Katalysatoren sind langkettige Moleküle aus vielen Gliedern (Abb.: Barner-Kowollik / Roesky)

Chemische Reaktionen sollen möglichst einfach durchzuführen sein und vor allem sehr selektiv nur das gewünschte Produkt liefern. Um diesen Spagat zu überbrücken, nutzt man Katalysatoren, die teilweise ähnlich komplexe Strukturen aufweisen wie Enzyme in der Biologie. Diese Katalysatoren müssen im Vorfeld passgenau hergestellt und im Nachgang vom gewünschten Produkt getrennt werden. Neue Methoden einfache Polymere zu maßgeschneiderten Katalysatoren zu falten, die Forscher des KIT nun in der Fachzeitschrift Polymer Chemistry vorgestellten, könnten helfen die Anwendungsfelder für Katalysatoren zu erweitern und Prozesse der chemischen Industrie effizienter zu machen (DOI: 10.1039/C5PY00389J).

Ausgangspunkt der neuartigen Katalysatoren, sogenannte single-chain nanoparticles, sind langkettige Moleküle aus vielen Gliedern. An einigen definierten Positionen entlang der Kette werden Andockstellen für Palladiumatome eingebaut. Fügt man Palladium hinzu bindet es innerhalb eines Moleküls an zwei Andockstellen gleichzeitig und zwingt so die vormals ausgestreckte Kette in eine Schleife. Durch die exakte Positionierung der Andockstellen lässt sich die gefaltete Form und damit die Funktion des Katalysators vorherbestimmen.

„Nicht nur haben wir gezeigt, dass das Grundprinzip funktioniert“, erklären Christopher Barner-Kowollik und Peter Roesky vom KIT. „Wir haben die Nanopartikel auch erfolgreich in einer Kreuz-Kupplung eingesetzt, die wichtigen Prozessen in der chemischen Industrie zugrunde liegt.“

Mehr Informationen in der Fachzeitschrift Polymer Chemistry.



kes, 11.06.2015