Elektrochemische Erzeugung lagerfähiger organischer Oxidanzien zur Verwendung in nachhaltigen chemischen Reaktionen

• Antragsteller: Professor Dr. Lukas J. Gooßen
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 413163866

Die erfolgreiche Entwicklung eines Kreislaufelektrolyseurs, der die beim anodischen Prozess entstehende Wärme so effizient abführt, dass auch empfindliche Oxidationsmittel in bisher schwer fassbaren Konzentrationen hergestellt werden können, eröffnete eine Fülle von Möglichkeiten für die zweite Förderperiode. Hochkonzentrierte Peroxodicarbonatlösungen haben sich als starke Oxidationsmittel erwiesen, aber die unbefriedigende Mischbarkeit von Kaliumperoxodicarbonat mit organischen Reagenzien und die hohe Löslichkeit des Oxidationsprodukts in der wässrigen Phase sind entscheidende Hindernisse für weitere Fortschritte. Diese Herausforderungen sollen in der zweiten Förderperiode angegangen werden. Unser erstes Ziel ist die Erzeugung von Oxidationsmitteln, die besser mit organischen Substraten mischbar sind. In diesem Zusammenhang werden wir uns auf ionische Flüssigkeiten konzentrieren, die Peroxodicarbonat-Anionen enthalten. In einem zweiten Projekt werden wir untersuchen, ob unser Reaktor den Zugang zu anderen Oxidationsmitteln wie Persäuren, Peranhydriden, Persulfaten oder hypervalenten Jodkomponenten sowie Ozon ermöglicht, die allesamt lipophiler sind als Peroxodicarbonate. Wir werden mögliche Anwendungen für diese elektrochemisch erzeugten Oxidationsmittel entwickeln, darunter die N-Oxidation von Aminen, Anilinen, Ammoniak oder sogar von Distickstoff, weiterhin Alkenepoxidationen, Baeyer-Villiger-Oxidationen usw. Schließlich werden wir die elektrochemische Erzeugung der Oxidationsmittel mit ex cell Oxidationen in einem Zweikammer-Schlaufenreaktor kombinieren. Das elektrochemisch erzeugte Oxidationsmittel wird mit einer organischen Phase vermischt, die ein lipophiles Substrat enthält. Nach der Phasentrennung wird die wässrige Phase kontinuierlich in die elektrochemische Durchflusszelle zurückgeleitet, während die organische Produktphase abgetrennt wird. Als erste Modellreaktion soll die Synthese von kommerziell bedeutsamem N-Dodecyl-N,N-dimethylamin-N-oxid untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2982: UNODE - Ungewöhnliche Anodenreaktionen