Geschüttelt, nicht gerührt

News: Geschüttelt, nicht gerührt

Manch einer mag organische Chemie ohnehin schon als sehr trocken empfinden. Doch nun versuchen Wissenschaftler sie buchstäblich staubtrocken zu machen. Einem Forscherteam ist es nämlich gelungen, eine Reihe von gängigen Reaktionen der organischen Chemie mit den festen Ausgangsstoffen durchzuführen, ohne sie - wie sonst üblich - in Lösungsmitteln aufzulösen. Wenn dieser Ansatz auch bei anderen Reaktionen funktioniert, könnte das eine Art "grüne Chemie" einläuten, mit der sich alltägliche Verbindungen ohne giftige Lösungsmittel herstellen lassen.

Bislang glaubten nur wenige Forscher daran, dass die Chemie irgendwann auch ohne Lösungsmittel auskommt. Denn bei den meisten Reaktionen der organischen Chemie müssen die Ausgangsstoffe gut durchmischt werden. Und das ist nun mal besonders einfach in einer Flüssigkeit möglich, wo sich die Ionen und Moleküle frei bewegen können.

Um das Problem zu lösen, verwendeten nun Forscher um den Materialwissenschaftler Vitalij Pecharsky vom Ames Laboratory in Iowa pulverförmige anorganische und organische Ausgangssubstanzen, wie etwa Phosphoniumsalze, feste Aldehyde oder Ketone, sowie wasserfreies Kaliumcarbonat. All das gaben sie zusammen mit anderen Verbindungen in verschiedene zehn Zentimeter große Behältnisse aus gehärtetem Stahl, in denen sich obendrein Stahlkugeln in Murmel-Größe befanden.

Die Stahlbehälter samt Inhalt stellten sie in einen mechanischen Schüttler, der die Gemische für drei bis zwanzig Stunden ordentlich durchrüttelte. Die zusammenschlagenden Kugeln brachen dabei die kristalline Struktur der Festkörper auf, durchmischten die Substanzen und ermöglichten so, dass eine Reaktion der Ausgangsstoffe stattfinden konnte.

Und tatsächlich, als die Chemiker anschließend die Produkte mit kernmagnetischer Resonanz (NMR) und anderen Methoden untersuchten, stellten sie fest, dass sich zwischen 70 und 99 Prozent der Ausgangsstoffe in das gewünschte Produkt gewandelt hatten.

"Das ist ein ermutigendes Ergebnis", lobt Lawrence Scott, ein Chemiker, der sich am Boston College in Massachusetts ebenfalls mit organischer Synthese beschäftigt. Denn die meisten organischen Reaktionen sind heute auf organische Lösungsmittel angewiesen. Viele dieser Mittel sind für die Umwelt gefährlich und dementsprechend teuer in der Entsorgung.

Pecharsky schränkt allerdings ein, dass seine Methode längst nicht bei allen Reaktionen funktioniere. Und schließlich seien auch immer noch Lösungsmittel nötig, um die Reaktionsprodukte von den unerwünschten Nebenprodukten zu trennen. "Es ist kein Zauberstab, der die ganze organische Chemie abdeckt", meint der Forscher. Aber er könnte genug sein, um die Dinge ein wenig in Bewegung zu setzen.