Aktuelles: Chemische Reaktionen auf der Wasseroberfl?che

Durch das Knüpfen chemischer Bindungen zwischen Atomen werden komplexe Moleküle, wie sie für Medikamente, Pflanzenschutzmittel oder Hochleistungsmaterialien ben?tigt werden, durch Synthesechemie aufgebaut. Für solche Synthesereaktionen werden typischerweise organische L?semittel, Metallkatalysatoren und Reagenzien, wie S?uren oder Laugen ben?tigt. Nicht immer k?nnen alle Hilfsstoffe und L?semittel recycelt werden, so dass Abfall entsteht.

Forschenden der Universit?t Regensburg unter der Leitung von Professor Dr. Burkhard K?nig, Institut für Organische Chemie, pr?sentieren nun einen ganz anderen Weg zur Synthese komplexer Moleküle: Die zu verknüpfenden Reaktionspartner werden auf eine Wasseroberfl?che aufgebracht, wo sie einen dünnen Film bilden. Durch Bestrahlung mit violettem Licht wird eine Reaktion ausgel?st, die beide Reaktionspartner verknüpft. Die neue Methodik nutzt die Filmbildung wasserunl?slicher organischer Moleküle auf der Wasseroberfl?che (wie ein ?lfilm auf einer Pfütze) aus, um ideale Bedingungen für die Aktivierung durch Licht zu erzeugen. An über 160 Beispielen wurde die Anwendungsbreite der Technik gezeigt, wobei auch Vorstufen von Arzneimitteln synthetisiert wurden. Die Lichtreaktion auf der Wasseroberfl?che erlaubt nun chemische Synthesen ohne Verwendung organischer L?semittel oder anderer Reaktionszus?tze. Dadurch wird die Herstellung chemischer Produkte effizienter und umweltfreundlicher.  Die Ergebnisse der jahrelangen Forschung wurden jetzt im international renommierten Fachmagazin Science ver?ffentlicht.

Das Projekt l?uft seit etwa zwei Jahren. In dieser Zeit wurden zahlreiche Experimente durchgeführt, um die zentrale Entdeckung weiterzuentwickeln und zu best?tigen. Die ?bertragung der Reaktion in einen Durchflussreaktor war ein Durchbruch, da so die Synthese kontinuierlich betrieben werden kann und auch gr??ere Substanzmengen zug?nglich sind. Spektroskopische Messungen gaben zudem einen Einblick in den molekularen Mechanismus der Reaktion. In Folgearbeiten wird die Synthesetechnik nun auf andere Reaktionen angewandt, um eine m?glichst gro?e Anwendungsbreite in der Herstellung chemischer Produkte zu erreichen.

Originalpublikation:

Ya-Ming Tian, Wagner Silva, Ruth M. Gschwind, Burkhard K?nig, “Accelerated photochemical reactions at oil-water interface exploiting melting point depression”, Science, 15 Feb 2024, Vol 383, Issue 6684, pp. 750-756

DOI: 10.1126/science.adl3092 (externer Link, ?ffnet neues Fenster)