Wissenschaftlern der Universität Paderborn ist es gelungen, ganz besondere Katalysatoren, sogenannte Lewis-Supersäuren, herzustellen, mit deren Hilfe starke chemische Bindungen gespalten und Reaktionen beschleunigt werden. Die Herstellung dieser Stoffe hat sich bislang als äußerst schwierig erwiesen. Mit der Entdeckung der Chemiker könnten biologisch nicht-abbaubare fluorhaltige Kohlenwasserstoffe, ähnlich wie Teflon, und perspektivisch sogar klimaschädliche Treibhausgase wie Schwefelhexafluorid wieder in nachhaltig verwertbare Chemikalien umgewandelt werden. Ihre Ergebnisse haben die Wissenschaftler jetzt im renommierten Journal „Angewandte Chemie“ veröffentlicht.
Als Lewis-Säuren werden Verbindungen bezeichnet, die Elektronenpaare anlagern. Aufgrund dieser Fähigkeit werden sie häufig eingesetzt, um chemische Reaktionen zu beschleunigen. Lewis-Supersäuren sind stärker als Antimonpentafluorid – die stärkste Lewis-Säure – und können selbst die robustesten Bindungen aufbrechen. Prof. Dr. Jan Paradies vom Department Chemie der Universität Paderborn erklärt: „Für starke Bindungen benötigt man sehr reaktive Reagenzien, also Stoffe, die extrem bereitwillig reagieren.“
Spaltung stabiler Bindungen
Der neue Katalysator kann zum Beispiel Kohlenstoff-Fluor oder Schwefel-Fluor-Bindungen spalten, die besonders stabil sind. „Intrinsisch sind diese Lewis-Supersäuren unglaublich reaktiv, was deren Herstellung und Anwendung schwierig macht. Durch einen Trick haben wir es geschafft, solche Moleküle herzustellen und in katalytischen Reaktionen einzusetzen. Dadurch lassen sich zum Beispiel nahezu inerte, also wenig reaktionsfreudige Kohlenstoff-Fluor- oder Schwefel-Fluor-Bindungen aktivieren und weiter umsetzen“, so Paradies.
Die Wissenschaftler im Department Chemie haben sich am Center for Sustainable Systems Design (CSSD) zusammengeschlossen. Das CSSD bündelt die interdisziplinäre Grundlagenforschung im Bereich der Nachhaltigkeit an der Universität Paderborn. Die komplementäre wissenschaftliche Ausrichtung der beteiligten Gruppen ist die Keimzelle für neue Ansätze in der Entwicklung nachhaltiger Systeme. Damit möchte das Center zu einer nachhaltigen Nutzung von Ressourcen beitragen. Solche und verwandte Themen werden in Paderborn außerdem im Rahmen des Masterstudiengangs „Nachhaltige Chemie“ behandelt. Paradies: „Damit setzen wir auch in der Lehre deutliche Akzente im Bereich der Nachhaltigkeit.“
