Forschung @KretschmerLab

Katalytische Transformationen gehören zweifellos zu den leistungsfähigsten Strategien für die Fortentwicklung chemischer Transformationen und die Identifizierung neuer chemischer Reaktionen. 80 Prozent der industriell relevanten Produkte erfordern den Einsatz von Katalysatoren und tragen (direkt und indirekt) mit 20 bis 30 Prozent zum weltweiten Bruttoinlandsprodukt bei. Daher ist die Katalyse die Schlüsseltechnologie, um den gesellschaftlichen Herausforderungen, mit denen die Europäische Union im 21. Jahrhundert konfrontiert ist, zu begegnen.

Obwohl im vergangenen Jahrhundert enorme Entwicklungen stattgefunden haben, basiert das Gros der gegenwärtig industriell verwendeten Katalysatoren noch immer auf seltenen und damit teuren Edelmetallen wie Iridium, Palladium, Platin, Rhodium und Ruthenium, deren Verfügbarkeit begrenzt ist und von der geopolitischen Stabilität abhängt. Darüber hinaus genügen Edelmetalle oft nicht den ökologischen Anforderungen die man an nachhaltige Katalysatoren stellt.

           Statt besser

Die Europäische Union sowie die nationalen Regierungen fordern daher neue Konzepte für die Katalyse, die eine effiziente Nutzung der Ressourcen sowie die Minimierung von Abfall und Produktionskosten ermöglichen.

Katalysatoren, die auf Hauptgruppenelementen oder (öko)toxikologisch unbedenklichen Übergangsmetallen basieren, sind interessante und vielversprechende Alternativen. Mit Blick auf die Zusammensetzung der Erdkruste, sind die Elemente Aluminium, Calcium, Magnesium, und Silizium von besonderem Interesse, und den entsprechenden Forschungsgebiete kommt in den letzten Jahren ein zunehmenden Interesse zu.

Allerdings sind die klassischen Konzepte der Edelmetallkatalyse nicht vollständig anwendbar, wenn Katalysatoren basierend auf unedlen Übergangsmetallen oder Hauptgruppenelementen zum Einsatz kommen, für die typischerweise ein Wechsel zu völlig anderen Reaktionsmechanismen beobachtet wird. Daher besteht der dringende Bedarf, neue Aktivierungs- und Transformationsstrategien zu entwickeln.

Unsere Forschung addressiert diesen Bedarf und fokussiert auf die Entwicklung neuartiger kooperativer Katalysatoren. Dabei verwenden wir zum einen zweikernige Metall(oid)-Verbindungen, die Reaktionspfade ermöglichen, die mit den entsprechenden einkernigen Pendants nicht zugänglich sind. Wir entwickeln aber auch neue Katalysatoren basierend auf dem Konzept der Metall-Ligand-Kooperativität, wobei sogenannten nicht-unschuldige Liganden einen maßgeblichen Einfluss auf Reaktivität und katalytische Aktivität haben.