Erstmals konnte der Arbeitskreis Organische Chemie unter der Leitung von Prof. Dr. Jan Paradies, Universität Paderborn, die chemische Reaktion von sogenannten „frustrierten Lewis-Paaren“ genau vermessen. Die Veröffentlichung „Structure-Reactivity Relationship in the Frustrated Lewis Pair (FLP)-Catalyzed Hydrogenation of Imines“ wurde von den Gutachtern als herausragend bezeichnet und von der international renommierten wissenschaftlichen Fachzeitschrift „Chemistry – A European Journal“ als „Hot Paper“ herausgegeben. Das sind Publikationen, die zu den ein Prozent der herausragenden Veröffentlichungen gehören.
In der Industrie können frustrierte Lewis-Paare zur Addition von Wasserstoff, der Hydrierung, bei unterschiedlichen Elementen und Verbindungen eingesetzt werden. Dafür sind bisher Übergangsmetalle im Einsatz. Vorteil der frustrierten Lewis-Paare: Sie können günstiger hergestellt werden und sind vollkommen ungiftig. In der industriellen Lebensmittelherstellung haben Hydrierungen eine große Bedeutung wie z. B. bei der katalytischen Hydrierung von Fettsäuren, der Fetthärtung bei der Herstellung von Margarine. Aktuell werden als Katalysatoren Aluminium oder Nickel verwendet. Jährlich werden allein in Deutschland mehr als 300.000 Tonnen Margarine hergestellt. Jährlich setzt die komplette Lebensmittelindustrie in Deutschland rund 150 Milliarden Euro um.
Die Forschung um die 2006 erstmals beschriebenen frustrierten Lewis-Paare untersucht Säuren und Basen, die sich normalerweise gegenseitig neutralisieren, indem sie miteinander reagieren. Sogenannte Lewis-Säuren und -Basen sind jedoch molekular so aufgebaut, dass sie nicht miteinander reagieren können, da die äußeren Bereiche der Moleküle die reaktiven Zentren abschirmen. Beide Moleküle können gemeinsam in einer Lösung vorliegen. Erst durch Zugabe eines weiteren Moleküls zeigen sich die katalytischen Fähigkeiten der frustrierten Lewis-Paare in einer chemischen Reaktion.
„Es ist äußert schwierig, eine Reaktion von etwas zu messen, was eigentlich gar nicht miteinander reagiert“, erklärt Paradies. Durch die Zugabe einer weiteren Molekülgruppe, der Imine, war es möglich, den Prozess näher zu untersuchen und zu quantifizieren.
Text: Johannes Pauly
