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Ionische Flüssigkeiten 4.0

Neue Klasse von maßgeschneiderten Aryl‐Alkyl‐substituierten ionischen Flüssigkeiten (TAAILs)

19.03.2019

© Johannes Söllner

Kristallstruktur einer Palladium-TAAIL

TAAILs - Maßgeschneiderte Designerstoffe: es klingt wie eine hippe neue Modemarke, kommt aber in Wirklichkeit aus dem Chemielabor. Maßgeschneiderte Aryl‐Alkyl‐substituierte ionische Flüssigkeiten (engl. tunable aryl alkyl ionic liquids, TAAILs) sind die vierte Generation ionischer Flüssigkeiten, bei denen die physikalischen Eigenschaften zu einem großen Teil gemäß den benötigten technischen Anforderungen angepasst werden können. Hinter dem Begriff „ionische Flüssigkeiten“ verstecken sich Salze, die bei Temperaturen unter 100° Celsius flüssig sind. Sie bestehen aus organischen Kationen und anorganischen oder organischen Anionen und werden aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften vielfältig eingesetzt, unter anderem als Lösungsmittel oder Elektrolyte.

TAAILs bestehen aus einem Imidazolium-Kation, welches auf einer Seite mit einem Arylring und auf der anderen Seite mit einer Alkylkette ausgestattet ist, sowie einem schwach koordinierenden Anion. Die einzelnen Bestandteile können beliebig variiert werden. Chemiker Prof. Dr. Thomas Strassner von der Professur für Physikalische Organische Chemie der TU Dresden arbeitet zusammen mit seinem Team seit über 10 Jahren an der Zusammensetzung von TAAILs. Nun ist ihnen ein entscheidender Durchbruch gelungen:

„Wir konnten erstmals eine Reihe von TAAILs mit Palladium-haltigen Anionen synthetisieren. Viele dieser metallhaltigen Salze sind bei Raumtemperatur flüssig. Die entstandene Kombination aus physikalischen Eigenschaften der ionischen Flüssigkeiten gepaart mit der katalytischen Aktivität der Palladium-Bestandteile ist sehr vielversprechend. Da ionische Flüssigkeiten nicht verdampfen können, werden sie gerne als umweltfreundliche Lösungsmittel bezeichnet. Unsere Palladium-TAAILs sind als Katalysator für organische Kupplungsreaktionen geeignet. Das Praktische dabei: Der TAAIL-Katalysator ist gleichzeitig Lösungsmittel“, beschreibt Prof. Strassner die Vorteile der neuen Stoffe.

Um die molekularen Eigenschaften der Salze zu bestimmen, wendeten die Wissenschaftler verschiedene Analysemethoden, darunter beispielsweise Röntgenbeugung im Festkörperzustand, an.

Prof. Strassner und sein Team sind fasziniert von den zahlreichen Möglichkeiten, die diese neue Stoffklasse bietet. Sie wollen nun die weiteren Anwendungsmöglichkeiten ihrer TAAILs näher erforschen.

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