Atomökonomie

Atomökonomie ist eine Kennzahl der Green- Chemistry, die die Effizienz eines chemischen Prozesses in Bezug auf die Nutzung der Atome bewertet. Sie misst, wie groß der Anteil der Atome der eingesetzten Reaktanten ist, der sich im gewünschten Produkt befindet, im Gegensatz zu Atomen, die in Nebenprodukten landen. Eine hohe Atomökonomie bedeutet, dass wenig Abfall entsteht, während eine geringe Atomökonomie auf viele Abfallstoffe hinweist.

Die Berechnung erfolgt ausgehend von den stöchiometrischen Koeffizienten: Die Atomökonomie = (molare Masse des gewünschten Produkts × dessen Koeffizient) geteilt durch die Summe der molaren Massen aller Reaktanten × deren Koeffizienten, multipliziert mit 100. In der Praxis wird oft der maximale theoretische Anteil des Zielprodukts an der Gesamtmasse der Reaktanten verwendet. Wird kein Nebenprodukt oder nur ein kleines, verwertbares Nebenprodukt gebildet, steigt die Atomökonomie entsprechend.

Die Atomökonomie ist ein zentrales Konzept der Green Chemistry, das bei der Bewertung von Synthesewegen und der Auswahl von Reaktionspfaden hilft. Sie wird häufig mit der praktischen Ausbeute, den Kosten und der Umweltverträglichkeit ergänzt, da sie weder Energieverbrauch noch Lösungsmittelverbrauch oder Toxicität berücksichtigt.

Beispiele verdeutlichen das Verhältnis: Bei einer Esterbildung entsteht oft Wasser als Nebenprodukt, wodurch die Atomökonomie sinkt, obwohl die Reaktion chemisch effizient sein kann. Diels-Alder-Reaktionen erzielen im Allgemeinen höhere Atomökonomien, weil sie in vielen Fällen keine kleinen Nebenprodukte erzeugen. Historisch wurde der Begriff von Barry M. Trost eingeführt und ist bis heute ein wichtiger Orientierungswert bei der Entwicklung nachhaltiger Synthesen.