Im Rahmen dieses Projektantrags werden Studien zu Eisen-katalysierten Hydrierungen von ungesättigten Verbindungen geplant. Die Eisen-Katalysatoren stellen wir durch Umsetzung preiswerter Eisensalze mit Reduktionsmitteln in Gegenwart von ionischen Flüssigkeiten her, welche auch als Ko-Lösemittel fungieren. Das Vorliegen einer reversiblen (und nur schwachen) Ligand-Katalysator-Bindung kann zur Bildung von Nanopartikeln führen. Die Vereinigung der Funktion des Liganden mit der eines Lösemittels bietet die Möglichkeit der Abtrennung des Katalysators vom Produktstrom durch geeignete Phasentrennung im Lösemittelgemisch. Die Wiedergewinnung des Katalysators ist ein wichtiges Ziel nachhaltiger katalytischer Anwendungen. Nanopartikel sind ein Hybrid aus homo- und heterogener Katalyse und vereinen die Vorteile beider Konzepte. In der Literatur wurden einige Darstellungswege in Gegenwart von Additiven beschrieben, aber keine weiterführenden katalytischen Anwendungen bzw. Struktur-Aktivitätsstudien durchgeführt. Diese Lücke schließen wir mit diesem Forschungsvorhaben.

Weiterhin sollen sich anschließend auch Reduktionen von C-O-Bindungen in realen technischen Synthesen bewähren. Beispielhaft sind zwei Prozesse aufgeführt, die im Kontext der Herstellung von Biokraftstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen praktiziert werden. a-Bisabolen aus der Fermentation Nahrungsmittel-unabhängiger Cellulose-Biomasse wird in einem neuen Verfahren zu einem hochwertigen Biokraftstoff umgesetzt. Ein struktureller Verwandter von Bisabolen sind die offenkettigen Farnesene, die z. B. in Nahrungsmittelresten vorkommen und ebenfalls fermentativ in großen Mengen gewonnen werden. Beide Hydrierungen werden industriell in >200.000 Liter Mengen mit Nickel- und Palladium-Katalysatoren durchgeführt (Amyris, Valero, Mascoma u.a.). Ein alternativer Prozess auf Basis von recyclebaren Eisen-Katalysatoren würde die ökonomische Limitierung dieser Biomasse-Konversionen verringern.