Neuer Ansatz zur sinnvollen Nutzung von Kohlenstoffdioxid aus Autoabgasen

γ-Lactam ist eine organisch-chemische Verbindung, die einen hemmenden Neurotransmitter darstellt. Damit wird das ohnehin häufig produzierte CO₂einer sinnvollen Nutzung zugeführt. Mit diesem CO₂ können wertvolle Chemikalien und Arzneimittel verbunden werden. Die Forschungsergebnisse wurden jetzt in Nature Communications vorgestellt.

Drei Personen in einem Labor — Das Forschungsteam v.l. Dr. Rakesh Maiti, Yuman Qin und Prof. Dr. Shoubhik Das.
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In dem wissenschaftlichen Paper “Straightforward synthesis of functionalized γ-Lactams using impure CO₂ stream as the carbon source” (Einfache Synthese von funktionalisierten γ-Lactamen unter Verwendung von verunreinigtem CO₂-Strom als Kohlenstoffquelle) wird eine neue Methode zur Verwendung von CO₂, einem weit verbreiteten Treibhausgas, bei der Synthese von wertvollen Chemikalien und Arzneimitteln erörtert. „Traditionelle Ansätze haben sich auf die Verwendung von reinem CO₂-Gas konzentriert, aber wir schlagen eine neuartige Idee vor, die unreine CO₂-Ströme verwendet, wie z.B. solche aus Industrie- oder Autoabgasen“, erklärt Prof. Dr. Shoubhik Das, Lehrstuhlinhaber für Organische Chemie I an der Universität Bayreuth. „Die Hauptmotivation hinter diesem Ansatz ist die Reduzierung der Luftverschmutzung, die durch die Anreicherung von CO₂verursacht wird, sowie der Kosten und des Energieaufwands, die mit der Reinigung von CO₂verbunden sind.“

In der Arbeit wird eine spezifische Anwendung dieser Methode zur Herstellung von γ-Lactamen vorgestellt, die wesentliche Bestandteile verschiedener Naturstoffe und Arzneimittel sind. „Wir wollen die Synthese von γ-Lactamen aus leicht verfügbaren Materialien wie Aminen und Alkenen rationalisieren und dabei unreines CO₂ als Kohlenstoffquelle nutzen“, sagt Prof. Das. Die Bedeutung dieser Forschung liegt in ihrem Potenzial, einen einfacheren und nachhaltigeren Weg zur Herstellung wertvoller Verbindungen aus Abgasen wie CO₂ zu bieten. Die Autoren betonen die ökologischen und wirtschaftlichen Vorteile ihres Ansatzes, was ihn zu einem bemerkenswerten Beitrag auf dem Gebiet der CO₂-Nutzung in der chemischen Synthese macht.

Mit diesem neuen Ansatz möchte Prof. Das mit seinem Team eine nachhaltige Strategie auflegen, um die Erderwärmung und Luftverschmutzung durch CO₂ zu verringern. Dabei erhoffen sich die Bayreuther Wissenschaftler*innen Yuman Qin, Suman Pradhan, Rakesh Maitin und Shoubhik Das drei Effekte:

Auswirkungen auf die Umwelt: Durch die Verwendung unreiner CO₂-Ströme bietet das Verfahren eine umweltfreundlichere Möglichkeit zur Nutzung von Abgasen und trägt damit zu den Bemühungen um eine Reduzierung der Treibhausgasemissionen bei.
Kosteneffizienz: Der Ansatz zielt darauf ab, die mit der Reinigung von CO₂verbundenen Kosten zu minimieren, wodurch die Synthese wichtiger Chemikalien und Arzneimittel langfristig kostengünstiger werden könnte.
Pharmazeutische Entwicklung: Die spezifische Anwendung dieser Methode zur Herstellung von γ-Lactamen, wesentlichen Bestandteilen von Arzneimitteln, deutet auf einen einfacheren und nachhaltigeren Weg der Arzneimittelsynthese hin. Dies könnte nachgelagerte Auswirkungen auf die pharmazeutische Industrie haben und möglicherweise zu leichter zugänglichen und erschwinglichen Arzneimitteln führen.

Dadurch können die chemische Industrie, die Umweltwissenschaften sowie die Arzneimittelforschung profitieren. „Es wurde eine Methode entdeckt, die unreine CO₂-Ströme nutzt und einen Durchbruch bei der Synthese wertvoller Chemikalien und Pharmazeutika ermöglicht“, betont Prof. Das.

Die Forschung wurde mit Unterstützung des Chinese Scholarship Councils, der Flämischen Forschungsgemeinschaft (FWO), der Francqui-Stiftung, des Odysseus grant und des FWO research project grant und gemeinsam mit Wissenschaftler*innen der Universität Antwerpen durchgeführt.

Originalpublikation

“Straightforward synthesis of functionalized γ-Lactams using impure CO₂ stream as the carbon source”, Yuman Qin, Robin Cauwenbergh, Suman Pradhan, Rakesh Maiti, Philippe Franck & Shoubhik Das; Nature Communications volume 14, Article number: 7604 (2023)

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-43289-w