Alkoholunterstützte Hydrierung von Kohlenstoffmonoxid zu Methanol

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Unter Verwendung molekularer Mangankatalysatoren

Methanol ist ein zentrales Glied in der chemischen Versorgungskette und ein wichtiger Energieträger für Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen. Die Synthesemöglichkeiten reichen von der Produktion von Grundchemikalien wie Propylen oder Aromaten bis zur Anwendung als ein C1-Baustein für die Herstellung von Feinchemikalien und Pharmazeutika. Die weltweite Methanolproduktion liegt bei etwa 100 Millionen Tonnen pro Jahr, wobei hauptsächlich Kohle und Erdgas als primäre Einsatzstoffe verwendet werden. Weltweit richten sich Bemühungen auf die Veränderung der Rohstoffbasis hin zu erneuerbaren oder wiederverwendbaren Kohlenstoffquellen (Biomasse, Kohlenstoffdioxid, Abfall). In dem aktuellen Artikel, der kürzlich in JACSAu, einem Open-Access-Journal der American Chemical Society, veröffentlicht wurde, haben Prof. Walter Leitner und die Mitglieder seiner Forschungsgruppe ‚Molekulare Katalyse‚ einen neuartigen Ansatz zur Synthese von Methanol direkt aus Synthesegas gezeigt.

Cover zum Paper in JACS Au, February 22, 2021 Volume 1, Issue 2 © Published 2021 by American Chemical Society – open access: CC-BY-NC-ND 4.0

In dieser Arbeit hat die Gruppe die alkoholunterstützte Hydrierung von Kohlenmonoxid (CO) zu Methanol unter Verwendung homogener Molekülkomplexe untersucht. Der molekulare Mangankomplex [Mn(CO)2Br[HN(C2H4PiPr2)2]] ([HN-(C2H4PiPr2)2] = MACHO-iPr) zeigte die beste Performance und erreichte unter optimierten Bedingungen (T= 150°C, p(CO/H2) = 5/50 bar, t = 8?12 h) in EtOH/Toluol als Lösungsmittel eine Umsatzzahl (TON) = 4023 und einer Umsatzfrequenz (TOF) von 857 h-1. Kontrollexperimente bestätigten, dass die Reaktion über Ameisensäureester als Zwischenprodukt abläuft, wobei sich eine katalytische Menge an Base als ausreichend erwies, um dessen Bildung aus CO und dem Alkohol in situ zu vermitteln. Die Selektivität für die Methanolbildung erreichte >99 % ohne Anreicherung des Ameisensäureesters. Es wurde gezeigt, dass die Reaktion mit Methanol als Alkoholkomponente funktioniert, was zu einem reaktiven System führt, das eine katalytische „Züchtung“ von Methanol ohne jegliche Reaktionspartner ermöglicht.

JACSAu hat den Beitrag von Akash Kaithal, Christophe Werlé und Walter Leitner als Cover-Paper hervorgehoben.

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