Max-Planck-Institut für Kohlenforschung

Neue Methode könnte bei der Entwicklung effektiverer Katalysatoren zur Produktion von Wasserstoff helfen

Ambrox, das in vielen Parfums enthalten ist, wurde früher aus dem Ambra von Pottwalen gewonnen. Inzwischen wird es chemisch synthetisiert - dafür gibt es nun einen einfacheren Weg.

Seit über 100 Jahren nutzt die chemische Industrie eine Reaktion mit explosiven Chemikalien – nun haben Mülheimer Wissenschaftler eine sicherere Alternative entdeckt

Rund die Hälfte der Max-Planck-Anträge auf einen ERC Advanced Grant war erfolgreich

Das Max-Planck-Cardiff Centre Funcat schafft Grundlagen für die systematische Entwicklung von chemischen Reaktionsbeschleunigern

Biokraftstoffe der zweiten Generation könnten den Tank-Teller-Konflikt lösen. Denn für sie werden nicht eigens Energiepflanzen auf Ackerflächen angebaut, die dann nicht mehr für die Nahrungsmittelproduktion verfügbar sind. Weltweit arbeiten Forschende, unter ihnen auch Ferdi Schüth, Direktor am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, und Walter Leitner, Direktor am Max-Planck-Institut für chemische Energiekonversion, daran, Biotreibstoffe wirtschaftlich konkurrenzfähig zu machen – und emissionsärmer.

In der Krebsdiagnostik setzen Ärzte schon heute häufig auf die Positronen-Emissions-Tomografie, kurz PET. Um die Methode auch bei anderen Krankheiten anwenden zu können, brauchen sie jedoch geeignete Tracer-Substanzen mit radioaktivem Fluor-18 – eine Herausforderung für Tobias Ritter und sein Team am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr. Die Chemiker suchen nach Wegen, vielfältige Moleküle mit Fluor-18 zu versehen und so die Möglichkeiten der Mediziner zu erweitern.

Mit der Entdeckung, dass sich auch kleine organische Moleküle hervorragend als Katalysatoren eignen, gehört Ben List, Direktor am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, zu den Pionieren eines neuen Forschungsfeldes in der Chemie. Mindestens ebenso geprägt wurde sein Leben jedoch von einem einschneidenden Urlaubserlebnis.

Im Jahr 1925 entdeckten Franz Fischer und Hans Tropsch am Kaiser-Wilhelm-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr, wie man Kohle in Benzin verwandelt. Heute erlebt die Fischer-Tropsch-Synthese eine Renaissance, denn sie veredelt längst nicht nur Kohle. Auch Erdgas, Biomasse und sogar Hausmüll lassen sich damit zur Treibstofferzeugung nutzen.

Kreativität ist in der Forschung genauso gefragt wie in der Musik. Nuno Maulide besitzt davon reichlich: Der Chemiker entwickelt am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr nicht nur originelle Synthesewege für schwer zugängliche organische Verbindungen, er beeindruckt auch immer wieder mit seinen Konzerten am Klavier.

In meiner Gruppe arbeiten wir an neuen Rechenmethoden zur Beschreibung von elektronisch-angeregten Zuständen in Molekülen. Diese sollen sich vor allem auf Übergangsmetall-Komplexe anwenden lassen. Um auch Anregungen zwischen organischen Liganden und dem Metall-Zentrum beschreiben zu können, benutzen wir den Ansatz der zeitabhängigen Störungstheorie. Wir konnten dabei erreichen, dass auch Anregungen aus entarteten Grundzuständen möglich sind. Ferner haben wir eine einfache Methode entwickelt, welche die Genauigkeit der berechneten Anregungsenergien verbessert.

Der Einsatz mechanischer Energie ist eine neue Art, chemische Reaktionen zu beschleunigen oder in neue Richtungen zu lenken. Die Ammoniaksynthese benötigt normalerweise 400-500°C und Drucke von 200-300 bar, aber kann unter Vermahlung in einer Kugelmühle bereits bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck ablaufen, selbst wenn die Raten deutlich geringer sind als beim technischen Prozess. Mechanokatalytische Reaktionen sind nicht auf die Ammoniaksynthese beschränkt, sondern wir haben eine ganze Reihe von Reaktionen entdeckt, die durch Einwirkung mechanischer Kräfte beschleunigt werden können.

Das radioaktive Wasserstoff-Isotop Tritium ³H wird in der Medizinalchemie gern als Markierung für die Entwicklung neuer Pharmazeutika verwendet. Oft wird Tritium mithilfe von heterogenen Katalysatoren in Moleküle eingebaut, die leider häufig ungewollt andere Gruppen in Wirkstoffen zerstören. Wir haben nun ein Verfahren entwickelt, in dem erstmals homogene Katalysatoren für eine Hydrogenolysereaktion an solchen Molekülen benutzt werden können, um diese mit Tritium zu markieren. Sie sind mit anderen Gruppen kompatibel und erwiesen sich als überraschend einfach in der Anwendung. 

Seit 60 Jahren dient Ni(COD)2 als nützliche Quelle zur Herstellung von Nickelkomplexen für die Industrie, erfordert jedoch eine äußert komplexe Handhabung. Man benötigt Gloveboxen mit Schutzgasatmosphäre oder Schlenk-Techniken, da es sich sofort an der Luft zersetzt und sehr temperaturempfindlich ist. Vor kurzem nun gelang es, eine Serie an Ni(0)-Stilben-Komplexen zu entwickeln, die gegenüber Luft und Temperaturen stabil sind. Die neuen Komplexe eröffnen eine Fülle katalytischer Transformationen und sind ein einfacher, praktischer und vielseitiger Ersatz für Ni(COD)2.

Am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung arbeiten wir an neuen Methoden der Computerchemie, mit denen sich die schwachen Van-der-Waals-Wechselwirkungen zwischen Molekülen mit hoher Genauigkeit berechnen lassen. In einer Reihe von Studien konnten wir zeigen, wie wichtig die Feinheiten intermolekularer Wechselwirkungen für das Verständnis komplexer Strukturen und das Design effizienter Reaktionspfade sind. Unsere Forschungsergebnisse eröffnen neue Möglichkeiten in der Katalyse, Strukturen und das Design effizienter Reaktionspfade sind. Ihre Forschungsergebnisse eröffnen neue Möglichkeiten in der Katalyse, der Biochemie und den Materialwissenschaften.