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Prof.Dr.

Molekulare Metalloxide, die Polyoxometallate (Poms) sind mehrkernige Metall-Oxo-Anionen mit Durchmessern von etwa 1 bis 5 nm.1 Sie basieren typischerweise auf frühen Übergangsmetallen, häufig auf Molybdän (V, VI), Wolfram (V, VI) und Vanadium (IV, V). Struktur und Größe dieser Anionen sind durch interne Template kontrollierbar, etwa durch Oxoanionen wie PO43−, SO42− etc. Die chemische Reaktivität der Poms variiert mit dem Metallzentrum. Substitution von Oxoliganden mit organischen Ankergruppen wie Polyalkoholen, Organophosphonaten oder Organosilanen funktionalisiert Poms (Abbildung 1).2


<h2>Selbstheilender Korrosionsschutz</h2>
Mit Gegenionen, häufig organischen, entstehen aus Poms anwendungsorientierte Materialien — beispielsweise selbstheilende Pom-Materialien für den Korrosionsschutz.3 Typischerweise sind die Verbindungen feste Salze; mit langkettigen Tetraalkylammoniumkationen zum Beispiel Tetra-n-Octylammonium (Toa),und monofunktionalisierten Keggin-Anionen [M(H2O)W11O39]n— (M = CuII, ZnII etc.) entstehen ionische Flüssigkeiten, Pom-ILs (polyoxometalate ionic liquids)4. Sie sind temperatur- und säurestabil sowie hochviskos und haften daher als Beschichtung auf Metallen wie Kupfer; dort bilden sie einen stabilen Korrosionsschutzfilm gegen Säuren. Kommerzielle ionische Flüssigkeiten dagegen lassen zu, dass bis zu 25 Gewichtsprozent des Metalls korrodieren — und das bereits nach 24 h in Säuredämpfen (Abbildung 2).


<h2>Wasserspaltung</h2>
Reaktive Übergangsmetalle als Bestandteil prädestinieren Poms für Mehrelektronentransfers. In der Entwicklung sind Pom-Wasseroxidationskatalysatoren (Pom-WOCs).
Die Spaltung von Wasser in H2 und O2 benötigt Katalysatoren, die unter hoch oxidativen Bedingungen stabil sind und die Vierelektronenoxidation von Wasser zu Sauerstoff durchführen. Poms eignen sich hierfür, da ihr Metalloxidgerüst typischerweise aus oxidationsstabilen d0-Metallen besteht. Redoxaktive Übergangsmetalle und protonierbare Oxoliganden nahe der Reaktionszentren machen den protonengekoppelten Elektronentransfer (PCET) möglich. Er erleichtert Mehrelektronentransfers thermodynamisch.
Am besten untersucht sind die ruthenium- oder cobaltfunktionalisierten Anionen [Ru4(O)4(OH)2 (H2O)4(γ-SiW10O36)2]10— (= Ru4Pom, Abbildung 3) und [Co4(H2O)2 (PW9O34)2]10— (= Co4Pom, Abbildung 1).5 Beide Komplexe katalysieren chemisch oder photochemisch getrieben die Wasseroxidation. Die cobaltbasierte Spezies zeigt Umsatzzahlen von ∼103 und Umsatzfrequenzen von 5 s—1.6 Vor kurzem synthetisierten Al-Oweini et al. einen manganbasierten Pom-Wasseroxidationskatalysator, der strukturell und funktionell dem Photosynthesereaktionszentrum OEC (oxygen evolving complex) im Photosystem II von Pflanzen ähnelt.7
Um Wasseroxidationskatalysatoren in einen elektrochemischen Wasserelektrolysator zu integrieren, muss der Elektronentransfer zwischen dem Katalysator und einem leitfähigen Substrat effizient genug sein. Die Katalysatoren sollten möglichst molekular verteilt sein, damit die Zahl aktiver Zentren pro Oberfläche hoch ist. Hier hilft die Immobilisierung von Pom-Wasseroxidationskatalysatoren auf oberflächenfunktionalisierten Kohlenstoffnanoröhren (carbon nanotubes, CNTs).
Um Pom-Anionen elektrostatisch zu binden, werden CNTs mit kationischen Gruppen wie oberflächengebundenen Organoammoniumspezies funktionalisiert.8 Die große spezifische Oberfläche der CNTs bringt viel Katalysatoroberfläche in Kontakt mit dem wässrigen Medium. Unsere Gruppe hat Ru4POM elektrostatisch an funktionalisierte CNTs gebunden (Abbildung 3) und das Komposit als Anode zusammen mit einer Platingegenelektrode in einen Wasserelektrolysator integriert. Das Gesamtsystem spaltete Wasser elektrochemisch in die Elemente und brauchte dafür nur geringe Überspannungen von etwa 0,2 V.9


<h2>Bindung an Nanokohlenstoff</h2>
 Binden Poms an kohlenstoffbasierte Nanomaterialien wie Kohlenstoffnanoröhren oder Graphen, entstehen durch deren 1-D- oder 2-D-Nanostrukturierung elektrisch hochsensitive Materialien mit großer Oberfläche für die Elektrokatalyse, Energiespeicherung und Sensorik.
Poms binden häufig nichtkovalent an die Kohlenstoffmaterialien, etwa durch elektrostatische Wechselwirkungen an kationisch funktionalisierte Nanomaterialien. Organofunktionalisierte Poms mit ausgedehnten aromatischen Gruppen, etwa Pyren, binden durch π-π-Wechselwirkungen an Kohlenstoffnanoröhren.
Für die industrielle Verarbeitung bietet sich die LbL-Technik (layer-by-layer) an, die alternierend dünne Schichten aus Poms und nanostrukturiertem Kohlenstoff übereinander lagert. So entsteht zwar keine ideale elektrische Verbindung zwischen den Komponenten, sie ist jedoch kostengünstig und technisch einfach.
Kovalent binden Poms an teilweise oxidierte Kohlenstoffnanostrukturen. So bilden sich zum Beispiel Carboxylate an der Kohlenstoffoberfläche, an die anschließend aminfunktionalisierte Polyoxometallate mit einer Amidbindung binden. Solche Materialien eignen sich für Elektroden in Lithiumionenbatterien; sie haben bessere Batterieeigenschaften als nicht-kovalent verknüpfte Komposite, die aus Pom und leitfähigem Material wie Nanotubes oder Graphen durch einfaches Verpressen entstehen.8


<h2>Dotierung leitfähiger Polymere</h2>
Poms eignen sich aufgrund ihrer hohen Redoxstabilität und ihrer Fähigkeit, reversible Mehrelektronentransfers durchzuführen, potenziell für Elektrokatalyse, Sensorik und Energiespeicherung; daher forscht man an der Immobilisierung von Poms in leitfähigen Substraten. Vielversprechend ist es, Poms als Dotiermaterialien in leitfähige Polymere (conductive organic polymers, Cops) einzubringen.10
Pom-Cop-Komposite entstehen in nasschemischen oder elektrochemischen Synthesen; letztere sind aufgrund ihrer guten Reproduzierbarkeit und Kontrollierbarkeit häufiger. Dabei polymerisiert das Monomer, zum Beispiel Pyrrol, in Anwesenheit des Poms oxidativ an der Arbeitselektrode. Das gebildete, positiv geladene Polymer, zum Beispiel Polypyrrol, adsorbiert dann die anionischen Poms durch elektrostatische Wechselwirkungen. Die Cluster werden so durch das leitfähige Polymer elektrisch kontaktiert (Abbildung 4). Einstellen der Materialeigenschaften — also Dotierungsgrad, Morphologie, Art des Polymers und Poms (Wasserstoffbrücken zwischen beiden Komponenten erhöhen zum Beispiel den Halt des Poms im Cop) — verhindert, dass die Poms aus der Polymermatrix ausgewaschen werden. So entstehen organisch-anorganische Hybridmaterialien für die Sensorik und die Energiespeicherung.
 Viele Poms sind mehrfach reversibel reduzierbar, und leitfähige Polymere wie Polypyrrol oder Polyanilin haben ein hohes pseudokapazitives Speichervermögen; Zusammenbringen der beiden Materialien in Pom-Cops birgt daher viel Potenzial für neue Superkondensatoren.10 Pom-Cops sind eine kostengünstige Alternative zu anderen pseudokapazitiven Materialien wie Rutheniumoxid.
Die Pom-Cop-Komposite können redoxaktive Substrate binden und so detektieren. Deren Anwesenheit und Menge übersetzt sich dann in ein elektrisches Signal, das über das leitfähige Polymer auslesbar ist. Aus Pom-Cop-Kompositen, basierend auf dem übergangsmetallfunktionalisierten Dawson-Cluster ([P2W17O61M(H2O)]n—) (M = Fe3+, Cu2+, Co2+) und auf Polypyrrol als Polymer, wurden so Wasserstoffperoxidsensoren entwickelt. Die Materialien sind langzeitstabil, über einen pH von 2 bis 7 einsetzbar und haben mit 0,3 mM ein niedriges Detektionslimit.10


<h2>Ausblick</h2>
Molekulare Metalloxide, kombiniert mit organischen Komponenten, führen zu neuen, reaktiven Kompositmaterialien. Insbesondere die elektrische Kontaktierung der redoxaktiven Poms an leitfähige Substrate ist für Energiewandlung, Katalyse und Nanosensorik interessant.
Um das Potenzial dieser Komposite voll auszunutzen, arbeiten Organiker und Anorganiker mit Forschern in der Materialchemie, der theoretischen Chemie, der Physik und den Ingenieurwissenschaften zusammen.


<h2>QUERGELESEN</h2>
Aus Polyoxometallaten und organischen Komponenten entstehen funktionelle organisch-anorganische Hybridnanomaterialien.
Die Materialien sind redoxaktiv und ermöglichen reversible Mehrelektronentransfers.
Als Beschichtungen schützen sie Metalle vor Säuren und reparieren sich bei Beschädigung selbst.


Sven Herrmann (l.) promoviert seit dem Jahr 2013 bei Carsten Streb an der Universität Ulm. Er untersucht die Materialchemie funktioneller Polyoxometallate und ist Stipendiat des Fonds der Chemischen Industrie.
<a href="mailto:Sven.Herrmann@uni-ulm.de">Sven.Herrmann@uni-ulm.de</a>
Carsten Streb ist seit dem Jahr 2013 Professor für anorganische Chemie an der Universität Ulm. Er beschäftigt sich mit funktionellen molekularen Materialien basierend auf molekularen Metalloxiden, insbesondere für Energiewandlung und -speicherung, Mate- rialchemie und Katalyse.
<a href="mailto:Carsten.Streb@uni-ulm.de">Carsten.Streb@uni-ulm.de</a>



<ul>
<li>
1 

 
L. Cronin, 
A. Müller, 
<source>Chem. Soc. Rev. 
(2012), 
41, 
7325.
</li>
<li>
2 

 
A. Proust, 
B. Matt, 
R. Villanneau et al., 
<source>Chem. Soc. Rev. 
(2012), 
41, 
7605.
</li>
<li>
3 

 
S. Herrmann, 
M. Kostrzewa, 
A. Wierschem, 
C. Streb, 
<source>Angew. Chemie Int. Ed. 
(2014), 
53, 
13596.
</li>
<li>
4 

 
S. Herrmann, 
A. Seliverstov, 
C. Streb, 
<source>J. Molec. Eng. Mater. 
(2014), 
2, 
1440001.
</li>
<li>
5 

 
H. Lv, 
Y. V. Geletii, 
C. Zhao et al., 
<source>Chem. Soc. Rev. 
(2012), 
41, 
7572.
</li>
<li>
6 

 
Q. Yin, 
J. M. Tan, 
C. Besson et al., 
<source>Science 
(2010), 
328, 
342.
</li>
<li>
7 

 
R. Al-Oweini, 
A. Sartorel, 
B. S. Bassil et al., 
<source>Angew. Chemie Int. Ed. 
(2014), 
53, 
11182.
</li>
<li>
8 

 
Y. Ji, 
L. Huang, 
J. Hu, 
C. Streb, 
Y.-F. Song, 
<source>Energy Environ. Sci. 
(2015), 
8, 
776.
</li>
<li>
9 

 
F. M. Toma, 
A. Sartorel, 
M. Iurlo et al., 
<source>Nat. Chem. 
(2010), 
2, 
826.
</li>
<li>
10 

 
S. Herrmann, 
C. Ritchie, 
C. Streb, 
<source>Dalton Trans. 
(2015), 
44, 
7092.
</li>
</ul>

Artikel

Hybridnanomaterialien für die Elektrokatalyse

Molekulare Metalloxide, die Polyoxometallate (Poms) sind mehrkernige Metall-Oxo-Anionen mit Durchmessern von etwa 1 bis 5 nm.1 Sie basieren typischerweise auf frühen Übergangsmetallen, häufig auf Molybdän (V, VI), Wolfram (V, VI) und Vanadium (IV, V). Struktur und Größe dieser Anionen sind durch...

Prof.Dr.Dr.h.c.mult.

Bei Experimenten im Jahr 1879 gelang dem Chemiker Constantin Fahlberg (1850 — 1910) in Baltimore eine bedeutsame Zufallsentdeckung. Beim Versuch der Oxidation von o-Toluolsulfonamid entstand nicht die erwartete o-Sulfoaminobenzoesäure, sondern deren Anhydrid. Initiator von Fahlbergs Experimenten war Ira Remsen (1846 — 1927), Professor an der Johns-Hopkins-Universität in Baltimore (s. Kasten).
In Ullmann's Handbuch der technischen Chemie von 1915 findet man die skurrile Beschreibung der Entdeckung. “Er [Fahlberg] hatte, nachdem er den ganzen Tag in Baltimore im Laboratorium der Universität gearbeitet hatte, seine Hände vor dem Nachhausegehen gründlich gewaschen und war sehr überrascht, als das Brot beim Abendessen süß schmeckte. Er stellte schließlich fest, dass der süße Geschmack nicht von dem Brote, sondern seinen gewaschenen Händen herrührte und ebenso seinen beiden Armen anhaftete. Da als Grund hierfür nur Spuren irgendwelcher Substanzen in Frage kamen, mit denen er bei seiner Arbeit zu tun gehabt hatte, so lief er in das Laboratorium zurück und durchkostete den Inhalt sämtlicher Becher, Gläser und Schalen, die er auf seinem Arbeitstische stehen hatte, bis er endlich an einen Stoff kam, der ihm von ganz frappanter Süßkraft zu sein schien.”


<h2>Saccharinproduktion und Widerstände</h2>
Fahlberg erkannte sofort die Bedeutung der Entdeckung und erwarb ein Patent. Da er Remsen nicht beteiligte, kam es später zum Zerwürfnis zwischen den beiden. Fahlberg nannte das neue Produkt Saccharin, abgeleitet vom griechischen Wort sakcharon in Anlehnung an den Sanskrit-Begriff sharkara für Zucker. Saccharin übertraf die Süßkraft von Rohrzucker um das 500-Fache.
In vielen Versuchen an Tieren und im Selbstversuch prüfte Fahlberg die Verträglichkeit des Süßstoffs und erarbeitete ein Verfahren für die fabrikmäßige Herstellung. Obgleich praktikabel, war es zunächst noch mit vielen Schwierigkeiten verbunden. Durch finanzielle Unterstützung seines Onkels Adolph List aus Leipzig entstand im Jahr 1884 am Harlem River in New York eine Versuchsanlage zur Saccharinproduktion, und der neue Süßstoff stieß sofort international auf großes Interesse.
Ermutigt von den Erfolgen entschlossen sich Fahlberg und List, in Deutschland eine große Fabrik zu errichten. Der Versuch, in Leipzig-Plagnitz ein Werk zu gründen, scheiterte allerdings aufgrund der intensiven Geruchsbelästigung. Fahlberg wich in die Nähe von Magdeburg aus. Sein Onkel war unerwartet verstorben; Fahlberg baute die Firma daher unter dem Namen Fahlberg, List &amp; Co gemeinsam mit seinem Vetter Adolf Moritz List in Salbke an der Elbe auf. Im März 1887 startete die Produktion, und die Firma erzielte schnell weltweite Verkaufserfolge. Im Jahr 1901 erreichte die Produktion bereits 170 Tonnen.
Ein großes Problem war allerdings bereits programmiert: Die Magdeburger Börde war das bedeutendste Gebiet für den Zuckerrübenanbau. Die Zuckerbarone sahen sich einer zunehmend scharfen Konkurrenz zum neuen Süßstoff ausgesetzt und agierten rasch. Mit dem Saccharingesetz von 1898 wurde das künstliche Süßungsmittel für Nahrungs- und Genussmittel verboten. Handelsbeschränkungen, die mit einem zweiten Gesetz 1902 eingeführt wurden, brachten die Produktion von Saccharin für Fahlbergs Firma und eine Reihe von Nachahmern praktisch zum Erliegen. Fahlberg, List &amp; Co stellte noch etwa fünf Tonnen Saccharin her, das gegen Rezept in Apotheken an Diabetiker abgegeben wurde.
In der Schweiz gab es kein Saccharinverbot, und es entwickelte sich ein reger Schmuggel über die Grenze nach Deutschland. Es gibt Berichte, dass unter anderem Trauerzüge für den Saccharinschmuggel dienten: Die Särge enthielten anstelle der Verstorbenen den Süßstoff. Erst der Versorgungsmangel an Zucker im ersten Weltkrieg führte dazu, dass das Sacharinverbot aufgehoben wurde. Der Absatz von Fahlberg-List erreichte im Jahr 1916 wieder 110 Tonnen und stieg bis zum Jahr 1922 auf 540 Tonnen.
Die Regulierungen bei der Produktion von Saccharin hatten Fahlberg, List &amp; Co zu einer Neuorientierung und zur Erweiterung der Produktpalette gezwungen. Mit der Herstellung von Schwefelsäure erreichte die Firma — inzwischen in eine Aktiengesellschaft überführt — eine Jahresproduktion von nahezu 10 000 Tonnen im Jahr 1904. Ein Teil wurde zu Chloroschwefelsäure umgesetzt. Unter dem Namen Falima (Fahlberg-List Magdeburg) stellte das Unternehmen seit 1912 zunehmend auch Pharmaprodukte her, darunter Aspirin, Adrenalin, Chlorethan für die Lokalanästhesie und Bariumsulfat als erstes Röntgenkontrastmittel. Die seit dem Jahr 1921 aufgenommene Produktion von Pflanzenschutzmitteln und später auch Superphosphatdüngemitteln fand ironischerweise Einsatz auch beim Zuckerrübenanbau.


<h2>Krieg, Planwirtschaft und Privatisierung</h2>
Im Zug der Vorbereitungen für den Zweiten Weltkrieg erhielt Fahlberg-List bereits im Jahr 1937 einen Rüstungsauftrag für die Herstellung von Nebelsäure. In der dafür gebauten Anlage wurde ein Gemisch aus Chloroschwefelsäure und Schwefeltrioxid produziert. Das Versprühen der Flüssigkeit erzeugt durch Hydrolyse dichte Nebel aus HCl und H2SO4, die militärisch wichtige Objekte bei Luftangriffen tarnen sollten. Zusätzliches Einblasen von Ammoniak verdichtete die Nebel noch. Nebelsäure kam im Krieg — ungeachtet der Gefährlichkeit für Menschen und Material — vielfach zum Einsatz und spielte auch nach Kriegsende noch eine unerwartete wichtige Rolle.
Im April 1945 rückten US-amerikanische Truppen auf Salbke vor, und im Mai standen sowjetische Truppen auf der Ostseite der Elbe. Nach einiger Zeit wurden die US-Truppen durch Briten abgelöst und ab Juli 1945 übernahmen die sowjetischen Truppen die alleinige Kontrolle in der Region Magdeburg. Die von Kriegsschäden weitgehend verschont gebliebene Fahlberg-List wurde in Volkseigentum überführt. In der sowjetischen Besatzungszone und späteren DDR wurde der Betrieb als VEB Fahlberg-List in die Planwirtschaft eingegliedert. Die Standbeine des für die DDR, die Sowjetunion und die übrigen Ostblockstaaten wichtigen Betriebes waren Agrarchemie, Pharmazie und die chemisch-technische Sparte.
Nach der Wende und der Privatisierung übernahm Salutas Pharma, eine Tochter der Hexal, die Pharmasparte. In Barleben entstand ein neues Pharma- und Logistikzentrum, in dem seit dem Jahr 1995 über 1300 Mitarbeiter pharmazeutische Wirkstoffe produzieren. Seit dem Jahr 2005 gehört Hexal zum Schweizer Sandoz-Konzern, einem der weltweit führenden Generika-Hersteller. Das ursprünglich dicht bebaute Industrieareal von Fahlberg-List in Salbke wurde fast komplett abgerissen.


<h2>Saccharin aus Heidenheim</h2>
Mit dem Ende des Zweiten Weltkriegs waren die US-amerikanischen Truppen bis nach Thüringen und jenseits der Elbe in Teile von Sachsen vorgerückt, aus denen sie sich jedoch gemäß alliierter Absprachen wieder zurückzogen. Wenige Tage vor der Übergabe dieser Gebiete an die sowjetische Besatzungsmacht deportieren die Amerikaner im Juni 1945 wichtiges Personal aus den Zeiss- und Schott-Werken in Jena sowie Wissenschaftler der Universität mit ihren Familien. Nach kurzfristiger Mitteilung wurden die Personen zwangsweise auf Lastwagen in die US-amerikanische Zone in Internierungslager transportiert. Eines davon befand sich östlich von Stuttgart bei Heidenheim an der Brenz.
In der Region Stuttgart lagerten große Mengen an Nebelsäure, die entsorgt werden musste. Es war wohl die Initiative des Jenaer Organikers Hellmut Bredereck, der die amerikanische Besatzungsmacht davon überzeugte, Toluol zu liefern und die Nebelsäure zu Saccharin umzusetzen. Hierzu wurde folgender Weg beschritten: Toluol reagiert mit Chloroschwefelsäure bei optimierter Reaktionsführung in guter Ausbeute zu o-Toluolsulfonylchlorid. Ammoniak überführt dieses in das Amid; die Methylgruppe wird durch Kochen mit Permanganatlösung zur Carboxylatgruppe oxidiert. Durch Erhitzen unter Wasserabspaltung entsteht das Imid: Saccharin. Diese Reaktion hatte Friedrich von Heyden (1838 — 1926) in Radebeul etabliert (Abbildung S.1082).
Dieses Vorgehen — bedenkt man auch die besonderen Zeitumstände — bereitete zahlreiche Probleme. So nimmt die Haut den äußerst unangenehmen Geruch der Toluolsulfonylchloride auf und raubt den Beschäftigten den Appetit. Daneben gibt es eine Reihe technischer Schwierigkeiten. Gute Kühlung ist nötig, um die unerwünschte Bildung des festen p-Sulfochlorids zu minimieren, das vom flüssigen o-Sulfochlorid abgetrennt werden muss. Das Toluol wird unter starkem Rühren und Kühlung unter 5 °C in die Chloroschwefelsäure eingebracht. Bleibt der Rührer stehen, so sammelt sich das leichte Toluol an der Oberfläche, und beim erneuten Einsetzen des Rührens kann die Reaktion explosionsartig einsetzen. Bei einem Unfall erlitt Hellmut Bredereck schwere bleibende Augenverletzungen.
In Heidenheim entstehen erste Versuchsaufbauten, die zügig zum Halbtechnikum und schließlich zur fertigen Produktionsstätte ausgebaut werden. Die Verfahrensentwicklung und technische Ausgestaltung, etwa bei der Fertigung der Reaktionsgefäße aus Eisenfässern, lag wesentlich in den Händen von Harald Schäfer. Bilder aus seinem Nachlass vermitteln einen Eindruck von der Produktionsstätte (Abbildungen oben und S. 1082, 1083).
Bereits im Frühjahr 1946 kommt das in Heidenheim produzierte Saccharin in die Geschäfte. Die kurze Zeitspanne von weniger als einem Jahr vom Beginn der Arbeiten und der laufenden Produktion ist beeindruckend. Rasch kommt auch der überregionale Verkauf in Gang.
Die Produktion der Firma Heidenheimer Süßstoff-Vertrieb betrug zwölf Tonnen pro Monat, und es waren vor der Währungsreform etwa 180 Mitarbeiter beschäftigt. Hellmut Bredereck leitete den Betrieb, doch nach seinem Ausscheiden führte ein schwerer Unfall zur Schließung der Fabrik in Heidenheim. Im Jahr 1956 entstand jedoch eine Neugründung im benachbarten Steinheim mit einem Portfolio an organischen und biochemischen Produkten. In den Fünfzigerjahren kam diese Firma zum weltweit operierenden Konzern Sigma-Aldrich, der zur Zeit von Merck übernommen wird.


<h2>Vorgeschichte der Entdeckung des Saccharins</h2>
Der gebürtige Russe Constantin Fahlberg hatte Chemie und Physik an der Polytechnischen Schule in Moskau studiert und über Berlin und Wiesbaden den Weg nach Leipzig gefunden. Dort promovierte er 1873 bei Adolf Wilhelm Hermann Kolbe über Oxi-Essigsäure. Nach kurzer Tätigkeit bei den Chemischen Laboratorien Oberharz reiste er nach Mittel- und Südamerika und hielt sich einige Zeit in Britisch-Guayana auf, um die dortige Rohrzuckerproduktion kennenzulernen. Als inzwischen versierter Experte trat er dann für Kaufleute in Baltimore in einem Musterprozess auf, den die USA wegen vermeintlich künstlich gefärbten Zuckers führten. Im Demerara-Prozess wurde gezeigt, dass weder Produktionsfehler noch Manipulationen vorlagen.
Über seine Gutachtertätigkeit kam Fahlberg in Kontakt mit Ira Remsen und zur Mitarbeit in dessen Laboratorium in Baltimore.
Ira Remsen hatte zunächst ein Medizinstudium an der Columbia-Universität mit dem Doktorgrad abgeschlossen, anschließend ging er zum Studium der Chemie an die Universität Göttingen. Dort erwarb er einen zweiten Doktortitel und spezialisierte sich danach in Tübingen auf die theoretische Chemie. Sein Werk “The principles of theoretical chemistry” fand große Beachtung, sodass ihm die Gründung einer chemischen Fakultät an der Johns-Hopkins-Universität in Baltimore übertragen wurde. Seit dem Jahr 1946 verleiht die American Chemical Society jährlich den Remsen Award in Erinnerung an sein Wirken. Die Liste der Ausgezeichneten, darunter 18 Nobelpreisträger, liest sich geradezu wie ein “Who is Who” der Chemie.


<h2>Aus der Akademia in die Wirtschaft — und zurück</h2>
Zwei tragende Persönlichkeiten der Heidenheimer Saccharinfabrik verließen mit der Währungsreform im Jahr 1948 die Firma und schlugen wieder ihren ursprünglichen akademischen Weg ein.
Hellmut Bredereck (1904 — 1981) promovierte im Jahr 1927 in Greifswald. Nach Assistententätigkeiten in Greifswald und Leipzig habilitierte er sich im Jahr 1933 mit einer Arbeit “Zur Konstitution der Hefenucleinsäuren” und erschloss damit das wichtige Gebiet hochmolekularer Nucleinsäuren und ihrer biologischen Abbaureaktionen. 1941 wurde er als Direktor des Instituts für Organische Chemie und Biochemie der Universität Jena berufen und forschte insbesondere über pharmakologisch wichtige Pyrimidin- und Purin-Verbindungen, wobei ihm unter anderm eine einfache Synthese des Coffeins gelang. Die 1945 erzwungene Unterbrechung seiner Forschungstätigkeit erschloss ihm ein unerwartet neues Arbeitsfeld im Aufbau der Saccharinproduktion in Heidenheim, doch es zog ihn zurück in die akademische Forschung. Von den an ihn bereits 1947 ergangenen Rufen aus Aachen, Braunschweig, Kiel und Stuttgart entschied er sich für die Annahme des Lehrstuhls für Organische Chemie an der Technischen Hochschule Stuttgart zum Jahresbeginn 1948. Trotz wiederholter Angebote blieb er der Universität bis zu seiner Emeritierung im Jahr 1972 treu. Ausgehend von seinen vorangegangenen Untersuchungen über Nucleinsäuren entwickelte er ein breit gefächertes Forschungsprogramm, das Untersuchungen über Kohlenhydrate, Heterocyclen, Reaktionen von Säureamiden, Autooxidations- und Polymerisationsreaktionen umfasste. Die GDCh würdigte seine Arbeiten im Jahr 1966 mit der Emil-Fischer-Medaille. Über seine Begabung als Forscher hinaus besaß Bredereck ausgeprägte strategische Fähigkeiten. So war er maßgeblich an Initiativen zur Stärkung der anwendungsbezogenen Forschung der Stuttgarter Chemie mit Institutsgründungen für Technische Chemie, Makromolekulare Chemie, Biochemie, Textil- und Faserchemie beteiligt. Als Rektor führte er die Universität in den Jahren 1959 bis 1961, und als Präsident stand er der GDCh 1968/69 vor. Überregional war Bredereck als Vorsitzender der Landesrektorenkonferenz Baden-Württemberg an der Gründung der Universitäten Konstanz und Ulm beteiligt, und im Wissenschaftsrat wirkte er bei vielen Empfehlungen zum Ausbau der Hochschulen und außeruniversitären wissenschaftlichen Einrichtungen mit. Nur das Amt des Ministers für Bildung und Wissenschaft nahm er nicht an, weil er sich als Wissenschaftler und nicht als Politiker verstand.
Harald Schäfer (1913 — 1992) kam als Lehrling zu den “Jenaer Glaswerken Schott und Genossen”, erhielt eine Ausbildung zum Chemielaboranten und gehörte der Firma bis 1937 an. Früh wurde seine Begabung erkannt, und einige seiner Entdeckungen und Erfindungen erwiesen sich als nützlich für Forschung und Produktion, etwa bei der Charakterisierung der Jenaer Boratgläser. Der von ihm konzipierte und von Schott in großen Stückzahlen produzierte Schäfer-Trichter fand vielfachen Einsatz in studentischen Praktika. Nach bestandener Begabtenprüfung begann Schäfer im Jahr 1937 mit dem Chemiestudium, das er schon 1940 mit der Promotion abschloss. Das eigenständige Forschungsprogramm nach der Promotion fand 1945 vorübergehend ein Ende, denn Harald Schäfer gehörte zu den Wissenschaftlern, die mit ihren Familien von den Amerikanern nach Heidenheim gebracht wurden.
In Jahr 1948 nahm Harald Schäfer eine Stelle als Abteilungsleiter am Max-Planck-Institut für Metallforschung in Stuttgart an, und noch im gleichen Jahr habilitierte er sich an der Technischen Universität Stuttgart. 1953 wurde er an die Universität Münster berufen und trat 1965 als Direktor des Instituts die Nachfolge von Wilhelm Klemm an.
In den Jahren nach seiner Promotion in Jena war Schäfer auf das Phänomen der Wanderung fester Stoffe im Temperaturgefälle über die Gasphase gestoßen. Der von ihm als “Chemischer Transport” beschriebene Vorgang begründete ein umfangreiches Forschungsfeld, das von Kristallzüchtungen im Labormaßstab bis zur industriellen Halbleiterfertigung reicht. Seine im Jahr 1962 erschienene und in viele Sprachen übersetzte Monographie zu diesem Thema machte ihn weltbekannt. Auch mit umfangreichen Untersuchungen über Clusterverbindungen der Übergangsmetalle setzte er bleibende Akzente. Neben anderen Auszeichnungen würdigte die GDCh im Jahr 1967 seine bedeutenden Beiträge mit dem Alfred-Stock-Preis. Zahlreiche Angebote aus dem In- und Ausland schlug er aus. Er blieb in Münster und setzte nach seiner Emeritierung im Jahr 1979 seine Forschungen fort, indem er erfolgreich das neue Gebiet der Gasphasenkomplexe öffnete und ausbaute.


Arndt Simon, Jahrgang 1940, war ab dem Jahr 1974 Direktor am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart. Für seine Forschungen wurde er vielfach ausgezeichnet, unter anderem erhielt er den Wilhelm-Klemm-Preis der GDCh und den Leibniz-Preis der DFG. <a href="mailto:A.Simon@fkf.mpg.de">A.Simon@fkf.mpg.de</a>

Artikel

Hybridnanomaterialien für die Elektrokatalyse

Selbstheilender Korrosionsschutz

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