Bessere Katalysatoren für die Organische Synthese mit DX-Technologien

List-Platform-Symposium mit der Universität Hokkaido widmete sich dem nachhaltigen Katalysatordesign mithilfe digitaler Zukunftstechnologien wie Künstlicher Intelligenz

Organokatalysatoren sind inzwischen ein etabliertes Tool, das in chemischen Prozessen zur Wirkstoffentwicklung und Synthese zahlreicher wichtiger Verbindungen verwendet wird. Im Gegensatz zu metallhaltigen Katalysatoren sind sie nachhaltig, oft kostengünstig und vergleichsweise leicht herzustellen. Da sie jedoch erst seit wenigen Jahrzehnten als effiziente Werkzeuge etabliert sind, lässt sich ihr Potenzial durch intensive Forschung und neueste Methoden noch weiter ausschöpfen.

Um Organokatalysatoren in wichtigen Reaktionen wie zum Beispiel Kreuzkopplungsreaktionen gezielt einsetzen zu können, müssen sie erst umfassend getestet werden. Der klassische „Trial-and-Error“-Weg im Labor ist allerdings zeitaufwändig und ressourcenintensiv. Um diesen Prozess effizienter zu gestalten, rücken neue digitale Methoden - sogenannte DX-Technologien wie maschinelles Lernen, Künstliche Intelligenz, Robotik und quantenchemische Simulation in den Fokus. Sie können die praktische Synthese sinnvoll ergänzen und beschleunigen. Genau dies ist das Ziel des Institute for Chemical Reaction Design and Discovery (ICReDD) an der Universität Hokkaido (Japan), das nun mit einer Delegation in Mülheim zu Gast war. Seit 2023 leitet Prof. Ben List vom Max-Planck-Institut für Kohlenforschung die List-Plattform für nachhaltige digitale Transformations-Katalyseforschung (List-PF), die eng mit dem ICReDD kooperiert. Ziel der Zusammenarbeit ist es, eine neue Generation von Organokatalysatoren zu entwickeln, um die UN-Nachhaltigkeitsziele erreichbar zu machen.

Beim 3. List-Platform Symposium, gemeinsam mit dem ICReDD, präsentierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Plattform und internationale Gäste den aktuellen Stand ihrer Forschung. Der erste Tag konzentrierte sich auf chemische Reaktionsmechanismen, Photochemie und besondere Themenfelder der Organokatalyse wie die selektive Aktivierung von Alkanen. Am zweiten Tag standen DX-Technologien im Mittelpunkt. Die Teilnehmenden diskutierten den Einsatz von Mechanochemie, KI in quantenchemische Berechnungstools sowie Erkenntnisse aus der Data Science im Zusammenspiel mit der Organokatalyse. Neben den Vorträgen bot eine Postersession mit 23 Beiträgen Raum für den wissenschaftlichen Austausch zwischen den Forschenden vor Ort und den Gästen aus Japan.  

Das Symposium unterstrich das Potenzial von Zukunftstechnologien, um vielversprechende Reaktionsansätze gezielt zu identifizieren und neue chemische Transformationen zu entwickeln. Das Treffen leistete damit einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung nachhaltiger DX-Organokatalysatoren und könnte den Weg von der Grundlagenforschung in industrielle Anwendung verkürzen.

Die internationale Partnerschaft mit dem ICReDD und die weltweite interdisziplinäre Vernetzung wurden auch im Grußwort des geschäftsführenden Direktors Prof. Frank Neese hervorgehoben: „Unsere Kooperation mit dem ICReDD zeigt, wie kraftvoll wissenschaftlicher Austausch sein kann, wenn unterschiedliche Disziplinen und Kulturen zusammenkommen, um gemeinsam neue Wege in der Chemie zu beschreiten.“