Katalyse

Mo, 13.10.2025— Inge Schuster

Mit dem Nobelpreis in Chemie 2025 wurden drei Chemiker für "die Entwicklung von metallorganischen Gerüsten" ausgezeichnet. Es ist dies eine neue Form von molekularer Architektur (Metal-Organic Frameworks - MOFs, in der sich mit organischen Verbindungen verknüpfte Metallionen zu porösen Kristallen organisieren, die voll von winzigen Hohlräumen sind. Durch diese Hohlräume können Gase und andere Chemikalien strömen, um hier gezielt gespeichert, transportiert oder selektiv umgesetzt zu werden. Das Potential dieser Gerüste ist enorm, bisher ungeahnte Möglichkeiten für maßgeschneiderte Materialien mit neuen Funktionen werden realisierbar. Laufende Verbesserungen hinsichtlich Stabilität, Skalierbarkeit und Kosteneffizienz haben zur Anwendung von MOFs in einigen industriellen Prozessen geführt: beispielsweise um im großen Maßstab Kohlendioxid abzuscheiden, giftige Gase zu absorbieren und in harmlose umzuwandeln, Wasser aus der Wüstenluft zu gewinnen oder chemische Reaktionen zu katalysieren.

Do, 08.10.2021 — Roland Wengenmayr

Sowohl die Synthesen biologischer Verbindungen in der belebten Natur als auch über neunzig Prozent aller von der industriellen Chemie genutzten Reaktionen benötigen Katalysatoren, um die Prozesse effizient in der gewünschten Weise ablaufen zu lassen. In der Biosphäre vermitteln Enzyme in hochselektiver Weise den Kontakt und die Umsetzung der Ausgangsprodukte, in der Industrie vermitteln meistens Metalloberflächen - in der sogenannten heterogenen Katalyse - das Aufeinandertreffen und die Aktivierung der Reaktanten . Wie im zweiten Fall die einzelnen Schritte auf der molekularen Ebene ablaufen, konnte mit neuen Methoden der exakten Oberflächenforschung untersucht werden. Gerhard Ertl, ehem. Direktor am Fritz Haber Institut der Max-Planck-Gesellschaft, konnte so den Prozess der Ammoniaksynthese aus Stickstoff und Wasserstoff und die Oxydation von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid im Detail aufklären. Der Physiker und Wissenschaftsjournalist DI Roland Wengenmayr beschreibt diese Vorgänge.*

Do 07.10.2021 — Benjamin List

Wilhelm Ostwald hatte 1901 den Begriff des Katalysators definiert: "Ein Katalysator ist jeder Stoff, der, ohne im Endprodukt einer chemischen Reaktion zu erscheinen, ihre Geschwindigkeit verändert." Bis vor 20 Jahren kannte man 2 Gruppen von Katalysatoren: i) in der Biosphäre eine schier unendliche Zahl an Enzymen, die hochselektiv die Synthese aller organischen Verbindungen (d.i. Gerüste aus Kohlenstoff, Wasserstoff und N-, O-, S- Und P-Gruppen) ermöglichen und ii) Metalle (Metallverbindungen), die von Akademie und Industrie zur zielgerichteten chemischen Synthese diverser organischer Moleküle eingesetzt werden. Eine dritte Klasse von Katalysatoren haben um 2000 Benjamin List (damals Scripps-Research Institute, US) und David MacMillan (Princeton University) voneinander unabhängig entdeckt: kleine organische Moleküle, die hochselektiv und effizient chemische Reaktionen katalysieren und ein enormes Potential für die industrielle Anwendung haben. Die beiden Forscher wurden für diese fundamentale Entdeckung mit dem diesjährigen Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet. Im Folgenden findet sich ein kurzer Bericht von Benjamin List (Direktor am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mülheim, D) , den er nach seiner Rückkehr nach Deutschland 2003 über das neue Gebiet der Organokatalyse verfasst hat.*

Do, 04.10.2018 - 14:03 — Inge Schuster

Eine Revolution, die auf Evolution basiert - so kündigte Claus Gustafsson, Vorsitzender des Nobel-Komitees die bahnbrechenden Arbeiten zur "Gerichteten Evolution von Enzymen und Bindungsproteinen" an, die gestern mit dem Nobelpreis 2018 für Chemie ausgezeichnet wurden. Eine Hälfte des Preises ging an Frances H. Arnold, die mit Hilfe evolutionärer Methoden Enzyme optimiert und neu designt, sodass sie auch in der Natur noch unbekannte Reaktionen ausführen. Die andere Hälfte ging an George P. Smith und Sir Gregory P. Winter für die Methode des Phagen-Display, die von eminenter Bedeutung für die Herstellung von Biopharmaka, insbesondere von hochspezifischen Antikörpern ist. In Hinblick auf die Länge des Artikels wird im Folgenden nur über die Arbeiten von France H. Arnold berichtet.