Neue homogen-katalysierte Funktionalisierungen nachhaltiger Rohstoffe
Die chemische Industrie in ihrer heutigen Form verwertet größtenteils fossile Ressourcen wie Erdöl oder Kohle als Kohlenstoffquelle, diese sind jedoch nur begrenzt verfügbar und werden in absehbarer Zeit aufgebraucht sein. Eine attraktive Alternative zu den fossilen Rohstoffen stellt daher die Verwertung von nachwachsenden Ressourcen dar. Hier bietet sich ein großes Potential einerseits in der Transformation von nicht-essbarer Biomasse, andererseits in der direkten Umwandlung des Treibhausgases Kohlendioxid. Beide sind in großen Mengen verfügbar und leicht zugänglich.
Im Rahmen dieses Projektes soll ein Beitrag zur Erschließung von Biomasse als nachhaltige Kohlenstoffquelle geleistet werden. Dabei sollen in durch homogene Katalysatoren vermittelten Desoxygenierungsreaktionen ausgewählte Modellsubstrate für Lignocellulose zu synthetisch wertvollen Verbindungen umgesetzt werden. Lignocellulose ist ein Vertreter der Gruppe der Abfall- oder „Non-food“-Biomasse und besteht aus Lignin, Cellulose und Hemicellulose. Sie tritt hauptsächlich als Reststoff in der Forst- und Agrarwirtschaft auf, was sie zu einem günstigen und gut verfügbaren Rohstoff zur weiteren Veredelung macht. Durch bereits bekannte Verfahren wird Lignocellulose zu einfachen Verbindungen wie Alkoholen, Polyolen und Phenolen umgesetzt. Diese weisen jedoch einen hohen Sauerstoffgehalt auf und müssen deshalb weiter transformiert werden. Für unsere Studien sollen ebendiese Abbauprodukte der Lignocellulose als Substrate dienen.
Die in diesem Projekt geplante Desoxygenierung der Modellverbindungen besticht durch Effizienz und Atomökonomie. Es lassen sich hierdurch viele synthetisch interessante Verbindungen, wie z.B. wichtige Plattformchemikalien der chemischen Industrie, herstellen. Nach erfolgreicher Erprobung der Systeme an den Modellsubstraten können diese auf komplexere Moleküle übertragen und weiter optimiert werden.
Das zentrale Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung neuer Methoden zur Umwandlung nachwachsender Rohstoffe für die nachhaltige Chemie. Als Ausgangspunkt dieser Transformationen sollen Alkohole, die aus Lignocellulose gewonnen werden, bzw. entsprechende Modellverbindungen dienen. Die Umsetzung der Alkohole kann hierbei bei Wahl geeigneter homogener Katalysatoren und Reaktionsbedingungen direkt zu den entsprechenden reduzierten Kohlenwasserstoffen führen (Desoxygenierung).