Cobalt nicht nur Farbe, sondern auch ein wichtiger Katalysator

14.05.2013 - Deutschland

Cobalt – damit assoziieren wir oft eine Farbe – das Cobaltblau. Cobalt ist aber viel mehr, so ist es Bestandteil des Vitamins B12, das wiederum für den Menschen überlebensnotwendig ist. Cobalt ist unter anderem auch als Legierungsbestandteil in Stählen sehr wichtig. Wissenschaftler vom Rostocker Leibniz-Institut für Katalyse (LIKAT Rostock) stellen nun in der jüngsten Ausgabe des Fachjournals „Nature Chemistry“ neue Katalysatoren auf Basis von Cobalt vor. Fast jede Art von aromatischen Aminen, von denen jährlich über 4 Millionen Tonnen hergestellt werden, sind so energiesparend, umweltfreundlich und preiswert erhältlich.

Katalyse ist die Wissenschaft von der Beschleunigung chemischer Reaktionen. Auch die Natur verwendet dieses Prinzip und nutzt Cobalt in Enzymen – so werden natürliche Katalysatoren bezeichnet. Ein Beispiel hierfür ist die biologisch aktive Form des Vitamins B12, als sogenanntes Coenzym ist es Teil mehrerer Enzyme und unverzichtbar für unser Leben. Auch die Wissenschaftler um Prof. Matthias Beller vom LIKAT in Rostock nutzen die katalytische Wirkung des Cobalts. Sie verwenden ein käufliches Cobaltsalz und geben dieses zusammen mit einem Liganden – so bezeichnen die Naturwissenschaftler Moleküle, die an ein Metallatom gebunden sind, also das Atom umgeben – auf einen grafitstrukturierten Kohle-Träger und behandeln das Gemisch bei 800 °C. Der so gebildete Katalysator kann nun für die Umwandlung einer großen Vielzahl verschiedenster Nitroaromaten durch Zugabe von Wasserstoff in die gewünschten aromatischen Amin-Derivate eingesetzt werden. Wichtig dabei ist, dass der Katalysator nur in sehr geringen Mengen zugesetzt werden muss. Er macht lediglich 1% aller benötigten Ausgangsverbindungen aus. Auch die Rückgewinnung des Katalysators und der Wiedereinsatz bis zu zehnmal ohne größere Verluste kann in dem Wissenschaftsjournal überzeugend belegt werden.

Aromatische Aminderivate (sogenannte Aniline) werden in so großen Mengen jährlich produziert, da sie für die Herstellung von Lacken und Farben, in Agrochemikalien, in der pharmazeutischen Industrie und in Polymeren eine sehr wichtige Rolle spielen. Sie stellen Zwischenprodukte dar, die auf vielfältigste Art weiter „veredelt“ werden. Die Forschungsarbeiten, um einen umweltfreundlichen und preiswerten Zugang zu einer derart wichtigen Gruppe an Chemikalien aufzufinden, wurden in Rostock in einem internationalen Forscherteam mit deutschen und asiatischen Kollegen durchgeführt. Matthias Beller, Leiter des Teams, stellt einen Aspekt heraus: „Besonders wichtig ist die einzigartige Anwendungsbreite unseres Katalysatorsystems für die Gewinnung unterschiedlichster Anilinderivate. Das und die Verwendung eines preiswerten Metalls – des Cobalts - unterscheidet unsere Methode von bisher bekannten und macht sie so sehr interessant für Wissenschaft und Wirtschaft." Für eine zukünftige kommerzielle Nutzung der Katalysatoren wurde im April eine Kooperation mit einer international renommierten Chemiefirma begonnen.

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