Industriell einsetzbarer umweltfreundlicher Katalysator
Katalysatoren sind zur Beschleunigung der Geschwindigkeit chemischer Reaktionen verwendete Verbindungen, die durch die Reaktionen nicht selbst verändert werden. Und so können sie immer wieder erneut zum Einsatz kommen. Die Oxidationskatalyse organischer Substrate ist ein Hauptforschungsgebiet, bei dem man davon ausgeht, dass die typischerweise von einer metallischen Übergangsverbindung vermittelte und Kohlenwasserstoffe (organische Verbindungen) als Grundstoff nutzende Oxidation ein üblicher Schritt bei der Herstellung von Grund- und Feinchemikalien ist. Metallkomplexe sind in der Lage, molekularen Sauerstoff (O2 oder Disauerstoff) für katalytische Oxidationen zu aktivieren. Während Eisen- und Kupfersysteme bereits intensiv untersucht wurden, gilt dies nicht für andere Metallkomplexe. Die Motivation für das EU-finanzierte Projekt NiO2activation ("O2-Activation at nickel complexes and their use as catalysts for environmentally friendly oxidation technologies") bestand somit darin, die Fähigkeit von Nickel (Ni) zur Aktivierung molekularen Sauerstoffs und das katalytische Potential der entstehenden Ni-O2-Typen im Vergleich zu organischen Substraten zu untersuchen. Die Forscher konzentrierten sich auf eine isolierbare und thermisch stabile Superoxo-Verbindung [NiII(beta-diketiminato)(O2)] (LNiO2). LNiO2 zeigte eine noch nie dagewesene dioxygenaseähnliche Aktivität bei der Oxidation von 2,4,6-tri-tert-Butylphenol, einer Industriechemikalie, die als Kraftstoff, Öl, Benzin oder Schmiermittelzusatz zum Einsatz kommt. In der Literatur wurde bisher kein Beispiel für eine solche Reaktion nachgewiesen. Es scheint für Nickel spezifisch zu sein, da kupfer- und kobaltbasierte Metall-Superoxo-Verbindungen dieses Verhalten nicht zeigen. Außerdem stellten die Wissenschaftler fest, dass LNiO2 mit einem Eisen(I)-Komplex interagiert und eine höchst reaktive Verbindung mit einem NiO2Fe-Kern bildet, der Mono-Oxygenase-Aktivität zeigt. Die NiO2activation-Projektresultate untermauerten das leistungsstarke Oxidationspotenzial von Ni-Disauerstoff-Verbindungen und deren Brauchbarkeit als umweltfreundliche Alternativen zu den Schwermetallen Palladium und Platin für den Einsatz bei industriell relevanten Oxidationskatalysereaktionen.
