Bildung und Nutzung von definierten Reaktionsräumen

Sommersemester 2001

23.04.2001 Dr. Peter Wasserscheid, RWTH-Aachen, Institut für Technische Chemie + Makromolekulare Chemie, Aachen

Ionische Flüssigkeiten – innovative Lösungsmittel für die homogene Katalyse

Ionische Flüssigkeiten sind bei niedrigen Temperaturen (<100°C) schmelzende Salze, die eine neuartige Klasse von Lösungsmitteln mit nicht-molekularem, ionischem Charakter darstellen. Ihre speziellen Löslichkeitseigenschaften bieten häufig die Chance einer zweiphasigen Reaktionsführung. Unter Ausnutzung der Mischungslücke zwischen ionischer Katalysatorphase und Produkten kann in diesem Fall der Katalysator effektiv vom Produkt abgetrennt und mehrfach eingesetzt werden. Zum anderen erlaubt die nicht-flüchtige Natur des ionischen Lösungsmittels eine effektive Produktabtrennung durch Destillation. Auch hier besteht die Möglichkeit, die isolierte, ionische Katalysatorphase wiederzuverwenden. In beiden Fällen wird die Gesamtaktivität des eingesetzten Katalysators gesteigert und der Katalysatorverbrauch bezogen auf das erzeugte Produkt reduziert. Im Vortrag werden die oben genannten Aspekte am Beispiel der Rh-katalysierten Hydroformylierung und der zweiphasigen Ni-katalysierten Oligomerisierung erläutert. Die Ergebnisse und entwickelten Verfahren werden bezüglich ihrer technischen Umsetzbarkeit diskutiert und bewertet.

07.05.2001 Prof. Dr. Karlheinz Drauz, Degussa Hüls AG, Werk Wolfgang, Hanau

Bedeutung der Katalyse in der Feinchemie
28.05.2001

Prof. Dr. Ib Chorkendorff, Technical University of Denmark, Interdisciplinary Research Center for Catalysis, Lyngby, Denmark


Reactivity of clean, stepped, and modified metal surfaces

It is well-known that defects/steps on surfaces change the reactivity by for instance increasing the bonding energy of adsorbed species and by lowing activation barriers for dissociation. However, these effects has to a large extend been disregarded when trying to bridge the pressure gab using surface science results modeling realistic catalytic systems. Here the knowledge has mainly been limited to discussing the effect of going from for example a close packed FCC (111) surface to a open FCC (110) surface arguing that steps and defects would probably be poisoned by reactants or products due to the stronger bonding to latter sites. By performing both thermal and molecular beam experiments investigating the N2, CH4, and CO sticking/reactivity it will be demonstrated that the overall reactivity for some systems (N2 on Ru(111)) can be changed by more than 9 orders of magnitude by the presence of steps/defects, while on other systems (CH4 on Ni(111),Ru(111)) it has basically no influence.  The influence of step/defects and modification of the surface by deposition of pseudomorfic metal overlayers will be discussed for systems of relevance for the ammonia synthesis and the Steam Reforming/Methanization processes.
18.06.2001 Priv.Doz. Dr. Tim Clark, Universität Erlangen-Nürnberg Computer Chemie Centrum, Erlangen

Neue semiempierische MO-Techniken für organische und biologische Systeme

Neue semiempirische Rechentechniken wie Hybrid QM/MM-Methoden oder direkte semiempirische Moleküldynamik ermöglichen Studien an biologischen und organischen Systemen, die vor ein paar Jahren unmöglich waren. Anhand eines Beispiels aus der Enzymchemie (bovine lens leucyl aminopeptidase) werden der elektrostatische und mechani-sche (Spannungs-) Effekt der Enzymumgebung gezeigt. Aus einem anderen Gebiet werden neue Ergebnisse über endohedrale Fulleren-komplexe mit reaktiven Atomen gezeigt. Hier deuten MD-Simulationen auf eine Labilisierung des Käfigs durch das "gefangene" Atom und zeigen einen möglichen Mechanismus zum Austritt eines Stickstoff-atoms aus dem Käfig.
09.07.2001 Prof. Dr. Bauwe Dijkstra, Groningen, Rijksuniversität Groningen, Groningen, Niederlande

Structural investigations of the catalytic mechanism of cyclodextrin glycosyltransferase

Cyclodextrin glycosyltransferase (CGTase) catalyzes the formation of circular a-(1,4)-linked oligoglucosides called cyclodextrins from linear a-(1,4)-linked glucans such as starch. The reaction occurs in two steps. In the first step CGTase cleaves an a-(1,4)-glycosidic bond in its substrate, and forms a covalent b-(1,4)-linked glycosyl intermediate. In the second step, the covalent bond of the intermediate is cleaved, and an a-(1,4)-glycosidic bond is reformed with an acceptor, such as water or the 4-OH group of another sugar residue. We have determined X-ray structures of CGTase in complex with an intact substrate, and of CGTase with a covalently bound reaction intermediate. These structures give evidence for substrate distortion and show in atomic detail how catalysis in the a-amylase family proceeds by the concerted action of all active site residues. Unexpectedly, the substrate is bound in a linear way with the non-reducing end about 23 Å from the active site. To analyze how the enzyme makes the non-reducing end move to the active site (which is required for the formation of cyclodextrin), we determined the X-ray structure of CGTase in complex with a g-cyclodextrin, and applied molecular dynamics to simulate the transition from the linear intermediate to the cyclic product. The circularization occurs at the surface of the enzyme molecule, and several residues are engaged to catalyze this process. Site-directed mutagenesis of these residues demonstrates their importance for the cyclization reaction, and thus supports our simulation of the circularization pathway.

 

 

 

 

Die Vorträge finden statt: montags, 17 Uhr c.t., Universität Oldenburg, W3-1-156, Carl-von-Ossietzky-Str. 9-11.