Kombination von Photoredox- und Elektrokatalyse zur Realisierung extremer Reduktions- oder Oxidationsreaktionen ohne chemische Abfälle

Stipendiatin/Stipendiat: Tobias Karl

Nachhaltig erzeugte elektrische Energie ist ein sehr sauberes Reagenz für chemische Transformationen. Das Einbringen dieser Energie in Moleküle erfolgt entweder durch Elektrokatalyse oder indem diese zunächst in Licht umgewandelt und dann in Photokatalysatoren eingestrahlt wird. Beide Methoden unterliegen dabei jedoch unterschiedlichen Einschränkungen. So findet die elektrochemische Reaktion an der Grenzfläche zwischen Elektrode und Reaktionsmedium und nicht in homogener Lösung statt. Die Photoreaktion ist hingegen hinsichtlich der Potentiale eingeschränkt. Durch die Kombination beider Methoden sollen diese charakteristischen Limitationen aufgehoben werden.

Genauer zielen wir vor allem darauf, den in der Photoredoxkatalyse üblichen Einsatz von Aminen als Elektronendonoren zu verringern. Dies bring wesentliche Vorteile mit sich. So wird durch den Verzicht, von auf Erdöl basierenden Aminen, die Umwelt entlastet. Gleichzeitig steigt die Atomökonomie was die Photokatalyse interessanter für die industrielle Nutzung macht. 

Ganz wesentlich ist zudem, dass die Möglichkeit elektrische Energie auf unterschiedlichen Wegen in die Reaktion einzubringen, deutlich höhere Potentiale ermöglicht. Dies eröffnet dann auch die Aktivierung starker Bindungen im Substratmolekül. Vor allem die Deoxigenierung, von aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnenen Zuckern, zu energiereichen Brennstoffen und Ausgangsmaterialien für die chemische Synthese ist hier als Langzeitziel zu nennen.

Förderzeitraum:
01.07.2019 - 30.06.2022

Institut:
Universität Regensburg
Lehrstuhl für Organische Chemie

Betreuer:
Prof. Dr. Burkhard König

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