Kontinuierliche Verfahren zur Chemischen Trennung auf der Basis von Koordinationskäfigen

• Antragsteller: Dr. Amit Ghosh
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 491225869

Die doppelte Herausforderung der globalen Erwärmung und der begrenzten Ölvorräte bedeutet, dass Erdöl nicht weiterhin als Kraftstoff verbrannt werden kann. Stattdessen wird die Zukunft des Erdöls als Rohstoff für die Auftrennung in nützliche Bausteine für die chemische Synthese liegen. Um diesen Übergang zu beschleunigen, ist es wünschenswert, neue, energieeffiziente Methoden für die chemische Trennung sowohl einzelner Moleküle als auch von Molekülsammlungen aus Erdöl zu entwickeln. Auch die Industrie benötigt eine effiziente und wirtschaftliche Aufreinigung der gewünschten Spezies von ähnlichen Molekülen während verschiedener Prozesse. Darüber hinaus enthält Rohöl Verbindungen, die sowohl umweltschädlich als auch technologisch nützlich sind. Bei den derzeitigen Ölraffinierungsprozessen können einige krebserregende, mutagene und teratogene Verbindungen in die Umwelt gelangen. Es besteht daher die Notwendigkeit, sie zu isolieren, um ihre umweltschädlichen Auswirkungen zu minimieren und sie als chemische Ausgangsstoffe zu verwenden.Um diese praktischen Probleme zu lösen, werden neue chemische Trennstrategien benötigt, die effizienter und energetisch weniger aufwändig sind als die derzeit verwendeten. Das vorgeschlagene Projekt stützt sich auf die bisherige Expertise der Mitarbeiter von Nitschke und Co. (die gastgebende Gruppe), um ein neues Verfahren zur Abtrennung nützlicher Bausteine aus Rohöl, Bio-Feedstocks und Naturstoffgemischen zu entwickeln. Metallorganische Koordinationskäfige bieten neue Möglichkeiten, um den Bedarf an verbesserten Trenntechnologien zu decken. Jüngste Arbeiten auf diesem Gebiet haben gezeigt, dass diese Käfige spezifische Gasspezies einkapseln und als Vehikel für gezielten molekularen Transport und Trennung dienen können. Das Hauptziel dieses Projekts ist es, die physikalischen Reize von Licht und Wärme zu erforschen, um Systeme zu entwickeln, die eine kontinuierliche chemische Trennung ermöglichen.Zunächst werden wasserlösliche tetraedrische Koordinationskäfige M4L6 mit thermoresponsiven Glyceryl- und photoresponsiven Spiropyraneinheiten durch Selbstmontage von Teilkomponenten mit Metall(II)-Ionen hergestellt (WP1). Als nächstes werden in WP2 die zwitterionischen Merocyanin-Einheiten des Käfigs durch Licht in die geschlossene Spiropyranform umgewandelt, um den Käfig in eine organische Phase zu überführen, die die Ausgangsverbindung enthält. Gleichzeitig werden diese Käfige auf thermisch kontrollierte Gasaufnahme und -abgabe untersucht. Das letzte Thema (WP4) des Projekts wird die in WP2 und WP3 gewonnenen neuen Erkenntnisse zusammenführen, um Systeme zu entwickeln, die eine kontinuierliche chemische Trennung mit orthogonalem "sauberem" Stimulus ermöglichen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Dr. Jonathan R. Nitschke