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Wenn es gelingen würde, die Reaktivität von Sauerstoff zu erhöhen und gleichzeitig die Selektivität von Oxidationen zu verbessern, könnte man wichtige Oxidationsprodukte als Zwischenstufe für die Herstellung hochveredelter Feinchemikalien gewinnen. Ein neuer Sonderforschungsbereich (SFB) unter der Leitung von Professorin Sabine Laschat vom Institut für Organische Chemie der Uni hat sich genau dieses zum Ziel gesetzt.
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Wenn Luftsauerstoff in chemischen Reaktionen bei Atmosphärendruck und Raumtemperatur kein so träger Geselle wäre, würden sämtliche Lebewesen auf der Erde aufgrund von Oxidationen in kürzester Zeit zu Staub und Asche zerfallen. Bei hohen Temperaturen reagiert Sauerstoff nämlich durchaus bereitwillig, aber völlig unselektiv mit organischen Verbindungen zu komplexen Produktgemischen. Könnte man die Reaktivität von Sauerstoff erhöhen und gleichzeitig erreichen, dass bei solchen Oxidationen aus einem bestimmten Ausgangsmolekül nur ein genau definiertes Produkt gebildet wird, wäre dies für die Grundlagenforschung und für industrielle Anwendungen von großem Interesse. Denn die Oxidationsprodukte sind wichtige Zwischenstufen auf dem Weg vom Erdöl beziehungsweise nachwachsenden Rohstoffen (wie beispielsweise Zucker) zu höher veredelten Feinchemikalien, Farbstoffen, Polymerbausteinen und pharmazeutischen Wirkstoffen.
Eine Möglichkeit, trägen Elementen auf die Sprünge zu helfen, ist die Katalyse. Hierunter verstehen Naturwissenschaftler die Durchführung einer chemischen Reaktion, bei der ein zusätzlicher Stoff, der so genannte Katalysator, den Prozess maßgeblich beschleunigt, ohne dabei verbraucht zu werden. Wie Sauerstoff durch Katalyse nutzbar gemacht werden kann, steht im Mittelpunkt des neuen SFB, der den Titel „Katalytische Selektivoxidationen von C-H-Bindungen mit molekularem Sauerstoff“ trägt.
Molekulares Gesamtbild
Dabei setzen die Forscher ihre Hoffnung auf Feststoffkatalysatoren, wie sie bei der Reinigung von Autoabgasen bekannt sind. Auch edelmetallhaltige, lösliche Katalysatoren sowie Enzyme und Mikroorganismen als Biokatalysatoren werden untersucht. Mit Hilfe von maßgeschneiderten Katalysatorsystemen sowie neuen spektroskopischen und theoretischen Methoden soll innerhalb der gesamten Laufzeit des SFB von zwölf Jahren ein molekulares Bild der Katalyse entwickelt werden.
Der SFB umfasst 22 Arbeitsgruppen aus elf Instituten der Universitäten Stuttgart und Hohenheim. Sprecherhochschule ist die Uni Stuttgart. Beteiligt sind Chemiker, Verfahrenstechniker, Mikrobiologen, Physiologen und Biotechnologen. Der SFB wird für einen Zeitraum von zunächst vier Jahren mit 7,7 Millionen Euro gefördert. Zum Auftakt fand im Februar 2006 ein wissenschaftliches Kolloquium statt. Im Mittelpunkt standen neue Katalysatoren für umweltfreundliche Oxidationsreaktionen, Aspekte der heterogenen Katalyse sowie Methoden zur Erzeugung enantioselektiver, das heißt sich spiegelbildlich verhaltender Enzyme.
zi
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