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Bis Ende des Jahres 2021 will Bayer 12 000 von derzeit 118 000 Stellen abbauen. Nach Konzernangaben ist „ein bedeutender Anteil an Arbeitsplätzen in Deutschland betroffen, aber nicht die Mehrzahl“. Der Stellenabbau soll sozialverträglich erfolgen, und betriebsbedingte Kündigungen schließt das Unternehmen bis Jahresende 2025 aus.Im Zuge der Monsanto-Übernahme sollen 4100 Stellen wegfallen, weitere 5500 bis 6000 in Konzern- und Querschnittsfunktionen, 1100 bei der Neuaufstellung für rezeptfreie Arzneimittel und 900 Arbeitsplätze in der Forschung bei der Neuausrichtung des Pharmageschäfts.Zusätzlich gehen 10 000 Mitarbeiter durch den Verkauf von Unternehmensteilen. So will Bayer das Geschäft mit Tiergesundheit, den 60 %igen Anteil an dem deutschen Chemiestandort-Dienstleister Currenta sowie Sonnenschutz- und Fußpflegemittel verkaufen.Ab dem Jahr 2022 soll das Maßnahmenpaket Kosten von jährlich 2,6 Mrd. Euro sparen.

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Bayer streicht 12 000 Stellen

Bis Ende des Jahres 2021 will Bayer 12 000 von derzeit 118 000 Stellen abbauen. Nach Konzernangaben ist „ein bedeutender Anteil an Arbeitsplätzen in Deutschland betroffen, aber nicht die Mehrzahl“. Der Stellenabbau soll sozialverträglich erfolgen, und betriebsbedingte Kündigungen schließt das Un...

Mit supramolekularer Chemie lassen sich Oberflächeneigenschaften von Feststoffen kontrollieren. Damit hergestellte Ionosilicas eignen sich als Adsorptionsmittel für den Anionenaustausch, und mit ihnen lassen sich wahrscheinlich Abwässer reinigen und aufarbeiten sowie Wirkstoffe im Körper transportieren.
Ionosilicas sind poröse Materialien mit definierten Architekturen, in denen ionische Gruppen streng alternierend in ein Silicanetzwerk eingebaut sind. Silica steht hier für Modifikationen von Siliciumoxiden. Die Oberflächen- und Grenzflächeneigenschaften lassen sich mit supramolekularer Chemie kontrollieren und so für unterschiedliche Anwendungen einstellen.<h2>Mesoporös und nanostrukturiert</h2>Porosität – möglichst mit definierten Porengrößen – ist eine gefragte Materialeigenschaft. Die hohen spezifischen Oberflächen poröser Materialien erlauben Stoffen, in Festkörpern zu diffundieren und so funktionelle Gruppen zu erreichen, die an der Materialoberfläche verankert sind. Porosität ist daher eine erwünschte Eigenschaft vor allem für Systeme, in denen Grenzflächenprozesse wichtig sind, etwa in der heterogenen Katalyse oder Trennung.Poröse Phasen sind meistens thermodynamisch instabil und daher nur kinetisch kontrolliert zu erzeugen. Dazu eignen sich Sol-Gel-Reaktionen; sie bilden aus hydrolysierbaren molekularen Vorstufen (Präkursoren) Metalloxide.In der Sol-Gel-Chemie1) liefern Templatsynthesen nanostrukturierte Feststoffe über Bottom-up-Ansätze, also in Hydrolyse-Kondensationsreaktionen molekularer Vorstufen in Gegenwart von Formgebern, den Porogenen. Templatsynthesen basieren auf Tensiden, die in wässrigem Medium supramolekulare Aggregate bilden, die beispielsweise durch flüssigkristalline Phasen sichtbar werden. Tenside können so Phasen mit unterschiedlichen Architekturen bilden, etwa lamellare Phasen, 2-D-hexagonale oder kubische. Damit entstehen Feststoffe mit spezifischen Strukturen und Texturen. Forscher verwenden diese Templatstrategien insbesondere, um Metalloxide mit definierten Oberflächeneigenschaften zu erzeugen.Unter den Oxiden mit regelmäßiger Architektur, die mit Templatsynthesen entstehen, sind mesoporöse Silicaphasen am häufigsten beschrieben. Ihre Morphologien und Texturen sind vielfältig.Templatsynthesen erzeugen mesoporöse Silicas mit hohen spezifischen Oberflächen, regelmäßigen Porenanordungen und definierten -größen, unter denen die M41S- und SBA-Familien die bekanntesten sind. Der Ursprung dieser Vielfalt ist die Fähigkeit hydrolysierter Silicavorstufen, mit Porogenen wechselzuwirken (Abbildung 1).<figure><img src="https://media.graphcms.com/98yjsrMARzifZ2An0eq9"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Wechselwirkungen zwischen Templat und hydrolysierten Vorstufen unter Berücksichtigung der Azidität und Basizität des Milieus; links: elektrostatisch S+I−; Mitte: über Wasserstoffbrücken S0I0; rechts: elektrostatisch S−I+, Wechselwirkung mit der kationischen Einheit des silylierten Präkursors.1,2)</figcaption></figure>
Um mesoporöse Silicaphasen herzustellen, eignen sich besonders kationische und nichtionische Tenside. Diese können mit hydrolysierten Silicavorstufen entweder ionisch (Abbildung 1a) oder über Wasserstoffbrücken (Abbildung 1b) wechselwirken. Dadurch entstehen zunächst supramolekulare Aggregate und schließlich nanostukturierte Tensid-Silica-Komposite. Um die reinen mesoporösen Silicaphasen zu erhalten, werden entweder durch Calcinierung oder Extraktion von den so gebildeten strukturierten Kompositen abschließend die Tenside eliminiert.<h2>Designermaterial Ionosilica</h2>Templatsynthesen beschränken sich nicht auf reine Silicaphasen.2) Silylierte organische Vorstufen liefern auch organisch-anorganische Hybridmaterialien, in denen organische Einheiten streng alternierend in die Silicamatrix eingebaut sind (periodic mesoporous organosilicas, PMO).3)Unter diesen PMO haben Ionosilicas eine Sonderstellung. Diese sind Hybridmaterialien, in denen die organischen Einheiten ausschließlich ionischer Natur sind (Abbildung 2). Die große Zahl ionischer Einheiten – bis zu 3 mmol·g–1 – modifiziert die physikalischen und physikochemischen Eigenschaften dieser Materialien.<figure><img src="https://media.graphcms.com/wjCN2vWaS66DWU2ZOdCP"><figcaption><label>Abb. 2: </label>Aufbau eines Ionosilicamaterials.</figcaption></figure>
Ionosilica-Materialien sind über Hydrolyse-Polykondensationsreaktionen silylierter ionischer Vorstufen zugänglich, vor allem von Imidazolium- und Ammoniumverbindungen. Die Konstitution dieser Vorstufen ähnelt derjenigen ionischer Flüssigkeiten (IL).4–6) Da sich die Eigenschaften der IL wie Löslichkeitsverhalten, Hydrophilie und Hydrophobie sowie elektrische Leitfähigkeit sowohl durch das Anion als auch das Kation steuern lassen, gelten IL als besonders vielseitig (designer solvents).Polymerchemiker und Materialwissenschaftler möchten die Eigenschaften ionischer Flüssigkeiten auf Festkörper übertragen und so poröse ionische Phasen zugänglich machen.Templatsynthesen, die im Vergleich zu anderen Festkörpersynthesen unter milden Reaktionsbedingungen ablaufen – etwa bei unter 100 °C und Normaldruck –, erscheinen als besonders interessant, um poröse ionische Phasen herzustellen. Die Attraktivität dieses Ansatzes beruht auf der großen Bandbreite chemischer Kompositionen, Texturen und Morphologien, die über Templatsynthesen zugänglich sind. Ionosilicas lassen sich so als heterogenisierte IL betrachten (Designermaterialien).7)<h2>Starke Wechselwirkungen</h2>Wir untersuchen Templatsynthesen mit ionischen Silicavorstufen, um Ionosilicas herzustellen. In solchen Bottom-up-Synthesen sind die starken Wechselwirkungen zwischen Vorstufen und Templat wichtig. Bei elektrisch geladenen Vorstufen beeinflusst deren ionische Natur die Wechselwirkungen mit dem Templat. Aus kationischen Vorstufen (Imidazolium oder Ammonium) ließen sich in Gegenwart anionischer Tenside als Templat nanostrukturierte Ionosilicas erzeugen (Abbildung 3).<figure><img src="https://media.graphcms.com/Ljd7nLnqQrm0jCG9GFQc"><figcaption><label>Abb. 3: </label>Hydrophilie von Ionosilicaphasen in Abhängigkeit von der kationischen Einheit des Präkursors und des Gegenions. Die Hydrophilie wurde mikrokalorimetrisch durch kompetitive Adsorption von 1-Butanol in Heptan ermittelt.7)</figcaption></figure>
Dass nanostrukturierte Silicamaterialien in Gegenwart anionischer Tenside entstehen, ist ungewöhnlich. Normalerweise sind solche Template ungeeignet, um organisierte Silicamaterialien zu erzeugen, da die Wechselwirkungen zwischen anionischem Tensid und Silicavorstufe gering sind. Dies ist bei geladenen Vorstufen anders. Durch ionische Wechselwirkungen entstehen Präkursor-Templat-Ionenpaare (Abbildung 4). Die Bildung nanostrukturierter Materialien aus Ammonium- oder Imidazoliumvorstufen mit anionischen Templaten spiegelt daher die ionischen Wechselwirkungen zwischen molekularer Vorstufe und Templat (Abbildung 1c, S.30).<figure><img src="https://media.graphcms.com/cGEulBIQPeSPqsLKIE82"><figcaption><label>Abb. 4: </label>Ionenpaar zwischen anionischem Tensid (links) und silyliertem Präkursor (kationische Vorstufe, rechts).</figcaption></figure>
Anionische Tenside sind also effiziente Template für die Bildung strukturierter Ionosilicas. Weitere Vorteile sind niedrige Preise, die Vielfalt kommerziell erhältlicher Verbindungen und die insbesondere verglichen mit kationischen Tensiden geringere Toxizität.<h2>Organoionische Einheiten</h2>Dass Tensid-Präkursor-Ionenpaare entstehen, ist ein weiter grundlegender Unterschied in der Synthese von Ionosilicas verglichen mit konventionellen Silicas. Im Gegensatz zu diesen basiert bei Ionosilicas die Erzeugung strukturierter Phasen nicht auf Silanol-Silanolat-Funktionen, sondern auf organoionischen Einheiten der silylierten Vorstufen (Abbildung 4).Ionosilicas entstehen also nach einem modifizierten Mechanismus. Dieser Aspekt ist aus chemischer Sicht interessant, da sich so die chemische Natur sowohl von Präkursor als auch von Templat steuern lässt. Dies erlaubt, die Wechselwirkungen zwischen Vorstufe und Tensid zu kontrollieren. Damit sind Textur und Oberflächeneigenschaften von Ionosilicas flexibel zu gestalten.Wie bei mesoporösen Silicas führt die Synthese von Ionosilicas in Gegenwart anionischer Tenside zunächst zu nanostrukturierten Tensid-Ionosilica-Nanokompositen. Das anionische Tensid wird postsynthetisch meistens entfernt, indem das Komposit in saurem Medium (verdünnte Salzsäure) oder mit Salzlösungen extrahiert wird. Die Eliminierung des Tensids basiert auf einem Anionenaustausch: Das anionische Tensid wird durch ein weniger voluminöses Gegenion wie Chlorid ersetzt.Ein weiterer Vorteil von Templatsynthesen sind die zugänglichen Morphologien. Templatsynthesen liefern meistens Pulver. Die Morphologie der Pulverteilchen variiert zwischen Aggregaten von Teilchen bis zu mikrometrischen Fasern. Abhängig von den Synthesebedingungen und vor allem vom pH-Wert des Hydrolyse-Polykondensations-Reaktionsmediums können aber auch Ionosilicaphasen mit anderen Morphologien entstehen, darunter Monolithe oder Nanopartikel. Diese Formen erweitern das Anwendungsfenster von Ionosilicas. So eignen sich Ionosilicananopartikel etwa für den Wirkstofftransport, sowohl in vitro als auch in vivo.8)Ein weiterer Beitrag in einer kommenden Ausgabe der Nachrichten aus der Chemie wird auf Anwendungen für Ionosilicas eingehen.Dieser Beitrag ist eine sinnähnliche Übersetzung des ersten Teils des Artikels „Les matériaux poreux ionosiliciques appliqués à la dépollution“, der in der Juni-Juli-Ausgabe 2018 der Zeitschrift der Société Chimique de France erschienen ist (Actual. Chim. 2018, 430–431, 55–60). Die Autoren danken U. D. Thach, D. Sauvanier und R. Bouchal für die experimentelle Arbeit. Diese Arbeit wurde vom Labex CheMISyst (ANR-10-LABX-05–01) und SATT AxLR (IonEx Initial Maturation / AcOEx Maturation Standard) unterstützt.<h2>Quergelesen</h2>Ionosilicas sind Organosilicas mit chemisch gebundenen ionischen Gruppen.Die Oberflächeneigenschaften und Morphologien von Ionosilicaphasen lassen sich durch die Synthesebedingungen steuern.Grenzflächeneigenschaften von Ionosilicas hängen von der chemischen Konstitution ab (Kation und Anion), lassen sich aber durch weitere Funktionalisierung modifizieren.<h2>Die Autoren</h2>Bénédicte Prelot arbeitet am französischen Forschungsinstitut Charles Gerhardt in Montpellier (Chargée de Recherche, Centre national de la recherche scientifique, CNRS).<email><a href="mailto:benedicte.prelot@umontpellier.fr">benedicte.prelot@umontpellier.fr</a></email>Peter Hesemann ist Directeur de Recherche CNRS am Institut Charles Gerhardt in Montpellier. Seine Forschungsinteressen sind funktionelle ionische Systeme, vor allem ionische Flüssigkeiten und Ionosilicas, sowie Phänomene supramolekularer Selbstorganisation zur Herstellung geordneter Phasen. <email><a href="mailto:peter.hesemann@umontpellier.fr">peter.hesemann@umontpellier.fr</a></email>
<ul><h2>Literatur</h2><li>
1 G. J. Soler-Illia, C. Sanchez, B. Lebeau, J. Patarin, Chem. rev. 2002, 102, 4093–4138</li><li>
2 F. Hoffmann, M. Cornelius, J. Morell, M. Froba, Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 3216–3251</li><li>
3 F. Hoffmann, M. Fröba, Silica-Based Mesoporous Organic-Inorganic Hybrid Materials, The Supramolecular Chemistry of Organic-Inorganic Hybrid Materials, John Wiley &amp; Son., 37–111</li><li>
4 S. El Hankari, B. Motos-Perez, P. Hesemann, A. Bouhaouss, J. J. E. Moreau, J. Mat. Chem. 2011, 21, 6948–6955</li><li>
5 T. P. Nguyen, P. Hesemann, J. J. E. Moreau, i-Silica: Nanostructured silica hybrid materials containing imidazolium groupss by hydrolysis-polycondensation of disilylated bis-N,N‘-alkyl-imidazolium halides, Microporous Mesoporous Mater. 2011, 142, 292–300</li><li>
6 T. P. Nguyen, P. Hesemann, T. M. L. Tran, J. J. E. Moreau, J. Mat. Chem. 2010, 20, 3910–3917</li><li>
7 U. D. Thach, P. Trens, B. Prelot, J. Zajac, P. Hesemann, J. Physic. Chem. C 2016, 120, 27412–27421</li><li>
8 R. Bouchal, M. Daurat, M. Gary-Bobo et al., ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 37, 32018–32025</li></ul>

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