In einem Schritt von weißem Phosphor zur vielfältigen Produktpalette

Chemiker finden Methode industriell relevante Phosphorverbindungen direkt aus weißem Phosphor herzustellen

13.04.2021 - Deutschland

Chemische Verbindungen des Elements Phosphor besitzen viele verschiedene Anwendungen in sehr unterschiedlichen Bereichen, u.a. in der pharmazeutischen Industrie, der Textilindustrie, der Landwirtschaft und der Halbleiterindustrie. Die Herstellung fast aller dieser wichtigen Phosphorreagenzien basiert auf einem einzigen gemeinsamen Zwischenprodukt: dem weißen Phosphor (P4). Die gegenwärtig verwendeten industriellen Verfahren zur Umwandlung des weißen Phosphors in wertvolle Produkte besitzen jedoch einige schwerwiegende Nachteile. Neben harschen Reaktionsbedingungen sowie der Verwendung gefährlicher und sehr leicht entzündlicher Reagenzien, zählt besonders die schlechte Ressourceneffizienz dazu.

Ein Forschungsteam am Institut für Anorganische Chemie um Dr. Daniel Scott und Prof. Dr. Robert Wolf hat nun eine breit anwendbare Methode zur Herstellung verschiedener industriell relevanter Phosphorverbindungen direkt aus weißem Phosphor gefunden.

Im Gegensatz zu den bereits etablierten, mehrstufigen Verfahren ermöglicht diese neue Methode den Zugang zu einer strukturell vielfältigen Produktpalette in lediglich einem einzigen Reaktionsschritt. Zu den auf diese Weise hergestellten Produkten gehört das Phosphoniumsalz THPC (Tetrakis(hydroxymethyl) phosphoniumchlorid), das in der Industrie als Ausgangsmaterial für die Produktion von Flammschutzmitteln für Textilien verwendet wird. Weitere Ergebnisse sind z. B. die hypophosphorige Säure – die industriell als Reduktionsmittel und als synthetisches Zwischenprodukt für die Synthese von organischen Phosphorverbindungen dient – und die ebenfalls einfach zugängliche Verbindung Phosphan (PH3) – die technisch u.a. als Begasungsmittel und ebenfalls als synthetisches Zwischenprodukt für die Herstellung von organischen Phosphorverbindungen verwendet wird.

„Entscheidend für den Erfolg der Methode ist die Verwendung der kommerziell erhältlichen Chemikalie Tri-n-butylzinnhydrid,“ erklärt Prof. Dr. Wolf: „Dadurch können die Reaktionen unter sehr milden Bedingungen ablaufen“. Der Vorteil dieser Zinnverbindung ist, dass sie leicht zurückgewonnen, effizient recycelt und sogar auf katalytische Weise verwendet werden kann. Mit ihrem neuen Verfahren zur Umwandlung von weißem Phosphor, haben die Regensburger Wissenschaftler eine Methode entwickelt, die eine praktische, vielseitige, kostengünstige und ressourcenschonende Alternative zu etablierte Vorgehensweisen ist.

Aufgrund der industriellen Relevanz der Ergebnisse wurde die Patentierung der Ergebnisse beantragt.