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Der Umsatz der Altana-Gruppe mit Sitz in Wesel stieg trotz stagnierender Absatzmengen im Jahr 2012 um 5 % auf 1,7 Mrd. Euro. 3 % davon brachten Wechselkurseffekte und je 1 % Akquisitionen sowie Preiserhöhungen und eine Verschiebung hin zu höherwertigen Produkten. Das Ergebnis vor Steuern, Zinsen und Abschreibungen (Ebitda) erhöhte sich ebenfalls um 5 % auf 323 Mio. Euro. Die weiteren Zahlen beziehen sich auf den Umsatz.
266 Mio. Euro (16 %) erwirtschaftete das Unternehmen in Deutschland. Hier arbeiteten zum Jahresende fast 3153 der weltweit 5363 Mitarbeiter, deren Zahl im Vergleich zum Vorjahr um 1 % gestiegen war. Knapp 900 Personen beschäftigte Altana in Amerika (412 Mio. Euro, 24 %), gut 700 in Asien (486 Mio. Euro, 29 %) und etwa 600 in Europa ohne Deutschland (486 Mio. Euro, 24 %).
884 Mitarbeiter waren in Forschung und Entwicklung tätig. Hier investierte der Konzern mit 102 Mio. Euro 17 % mehr als im Jahr zuvor und damit 6 % vom Umsatz. Drei Viertel dieser Mittel blieben in Deutschland.
Der stärkste Geschäftsbereich mit 618 Mio. Euro war Byk Additives &amp; Instruments. Er produziert Zusatzstoffe für Lacke, Farben und Kunststoffe sowie Mess- und Prüfinstrumente, um die Oberflächeneigenschaften, Farbtöne und mechanischen Kennwerte der Beschichtungen zu bestimmen. Der Zuwachs betrug 6 %.
Eckart Effect Pigments lieferte mit 341 Mio. Euro 2 % weniger als im Vorjahr. Die Pigmente gehen in Lacke, Farben, Kunststoffe und Kosmetika.
Elantas Electrical Insulation wuchs mit 6 % auf 413 Mio. Euro. Das Portfolio enthält vor allem Lacke und Harze, um Magnetdrähte zu isolieren sowie um elektrische und elektronische Bauteile zu imprägnieren oder zu verkapseln.
334 Mio. Euro (+12 %) erreichte Actega Coatings &amp; Sealants. Treiber dieser Entwicklung war die im Jahr 2011 übernommene Colorchemie-Gruppe, deren Beitrag sich im Jahr 2012 erstmals im Gesamtjahr niederschlug. Der Geschäftsbereich produziert Lacke, Farben und Dichtungsmassen für Verpackungen und die grafische Industrie.


<h2>Ausblick</h2>
Das Unternehmen erwartet, dass die Absatzmengen im laufenden Jahr steigen. Die Umsatz- und Kapitalrentabilität wird ähnlich hoch ausfallen wie im Vorjahr. Es sind Investitionen von mehr als 100 Mio. Euro geplant. Ein Teil fließt in die neue Anlage von Byk im US-amerikanischen Wallingford. Dies wird die bisher größte Einzelinvestition der Gruppe außerhalb Deutschlands.
Etwa 1,5 Mrd. Euro stellt Altana für Einkäufe zur Verfügung. Wenn der Preis stimmt, werden wie im Jahr 2008 erneut Teile des US-Rivalen Rockwood Holdings zu Akquisitionszielen. Es müssen aber echte Spezialitäten sein wie Rockwoods Eisenoxidpigmente und Holzbehandlungsadditive, keine Commodities. Die entsprechende Geschäftseinheit hatte im Jahr 2012 etwa 730 Mio. US-Dollar umgesetzt. MB


<h2>Matthias Wolfgruber, Altana-Vorstandsvorsitzender</h2>
Zum unveränderten Verhältnis von Ebitda und Umsatz von 19 %: Im Jahr 2012 haben wir einmal mehr unter Beweis gestellt, dass wir auch in einem sich schnell wandelnden Umfeld profitabel wachsen können.
Über die Gründe für diese Konstanz: Weil wir unsere Wachstumsstrategie konsequent umgesetzt und flexibel gehandelt haben.
Zu weiterer Spezialisierung: Wir werden auch in diesem Jahr an unserem Ziel der nachhaltigen Wertschaffung festhalten. Deswegen investieren wir gezielt in vielversprechende Wachstumsmärkte und die Entwicklung innovativer Spezialchemieprodukte.

Artikel

Ziel: immer spezieller

Der Umsatz der Altana-Gruppe mit Sitz in Wesel stieg trotz stagnierender Absatzmengen im Jahr 2012 um 5 % auf 1,7 Mrd. Euro. 3 % davon brachten Wechselkurseffekte und je 1 % Akquisitionen sowie Preiserhöhungen und eine Verschiebung hin zu höherwertigen Produkten. Das Ergebnis vor Steuern, Zinsen...

Dass die Einkristallröntgenstrukturanalyse H-Atompositionen nur ungenau bestimmt, liegt an der Physik: Elektronen, vielmehr die Elektronendichteverteilung im Molekül wechselwirkt mit Röntgenstrahlung einer bestimmten Wellenlänge. Die gebeugten Intensitäten sind beim Streuprozess quadratisch proportional zur Elektronenzahl. Da die Elektronendichte von Wasserstoffatomen verglichen mit zum Beispiel der von Kohlenstoff oder Eisen klein ist, ist die Streukraft der Wasserstoffatome nur gering.
Außerdem ist die Elektronendichte von Wasserstoffatomen in Verbindungen in der Regel in Bindungsrichtung polarisiert, was die Interpretation der Röntgendaten noch erschwert. Bisher bestimmte die Röntgenstrukturanalyse Bindungslängen zu Wasserstoffatomen etwa zehn Prozent zu kurz — auch wenn die Polarisation in Bindungsrichtung durch den Streufaktor von kovalent gebundenem Wasserstoff berücksichtigt war.1
Bei der Auswertung von Beugungsdaten gilt bislang der gleiche Streubeitrag für jede Elementsorte. Es wird angenommen, dass die atomare Elektronendichte kugelsymmetrisch um das Atom verteilt ist.


<h2>Konsistent mit der Neutronenbeugung</h2>
Neuere Verfeinerungsmodelle haben es möglich gemacht, die Bindungslängen zu Wasserstoffatomen mit den gleichen Experimenten wie bisher — und auch nachträglich mit deponierten Intensitätsdaten — direkt aus der Einkristallröntgenstrukturanalyse zu bestimmen. Die Ergebnisse erreichen eine gute Übereinstimmung mit den Referenzwerten von Neutronenbeugungsexperimenten und theoretischen Rechnungen (Kasten).
Ermöglicht hat diese Entwicklung ein Paradigmenwechsel in der Ladungsdichteforschung.2,3 Mittlerweile gilt die Kenntnis der elektronischen Struktur von organischen Verbindungen als gesichert und muss nicht immer wieder neu experimentell bestimmt werden. Stattdessen sagen quantenchemische Näherungsverfahren wie die Dichtefunktionaltheorie die Elektronendichteverteilung voraus. Diese Verfahren prognostizieren auch die Abweichung von der Kugelsymmetrie.
Der Kristallograph unterteilt Moleküle in Atome, die er einzeln betrachtet. Für Atome wird ein Streufaktor durch Fouriertransformation der atomaren Elektronendichte berechnet und tabelliert. Um asphärische Elektronendichten einzubeziehen, sind neue Streufaktoren zu berechnen. Dabei genügt es, nur die lokale Umgebung eines Atoms mit einzubeziehen. Da die Anzahl der lokalen atomaren Umgebungen in Molekülen begrenzt ist, reicht es dazu aus, eine begrenzte Zahl von Modellverbindungen mit der Dichtefunktionaltheorie zu berechnen. Der Kristallograph unterteilt diese Modellverbindungen dann in transferierbare Fragmente (Invariomansatz).4,5 Die Fragmente, Invariome genannt, sind nicht mehr kugelsymmetrisch, sondern berücksichtigen als asphärische Streufaktoren die Bindungsumgebung. Aus ihnen lässt sich die molekulare Elektronendichte wieder rekonstruieren.
Ein verwandter Ansatz ist die Strukturverfeinerung mit Hirshfeldatomen: Sie berechnet die molekulare Elektronendichte und unterteilt sie dann mit einem Anteilseigner-Partitionierungsschema in atomare Streufaktoren.6,7 Beide Arten von Streufaktoren tragen also die genaue Elektronendichteverteilung eines Moleküls in sich und gehen in die Auswertung (Verfeinerung) von Beugungsdaten anstelle der früher verwendeten kugelsymmetrischen Streufaktoren ein. Damit berücksichtigt auch diese Methode die Verteilung der Elektronendichte in chemischen Bindungen, so dass Bindungslängen, besonders die zu Wasserstoffatomen, genauer bestimmt werden. Auch bei Strukturen, in denen die Wasserstoffatome nur einen geringen Streubeitrag haben, erhöht sich deren Signal, da Experiment und Modell besser übereinstimmen. Diese Vorgehensweise macht eine grundsätzliche Schwäche der Röntgenstrukturanalyse — ungenaue Bindungslängen zu Wasserstoffatomen — gegenstandslos. Abbildung 1 illustriert das am Beispielmolekül <sc>dl</sc>-Asparaginsäure.


<h2>Schneller und genauer rechnen</h2>
Auch die quantenchemischen Näherungsverfahren haben sich bei der Vorhersagekraft von Bindungslängen in Festkörperstrukturen verbessert. So ist es nun möglich, eine organische Kristallstruktur mit einer Kombination von klassischer Physik und Quantenmechanik zu beschreiben — ohne den bisher sehr großen Rechenaufwand.
Im Mittelpunkt der Berechnungen steht ein Cluster, also ein Ausschnitt der Kristallstruktur. Dieser teilt sich wiederum auf in ein zentrales Molekül und seine nähere Umgebung. Nur das zentrale Molekül wird nun genau und aufwendig quantenchemisch beschrieben, während die Umgebung mit einem Kraftfeld ohne großen Rechenaufwand und mit zusätzlichen Punktladungen modelliert wird (Abbildung 2). Die Punktladungen ergeben sich aus der quantenchemischen Rechnung des zentralen Moleküls. Sie sind zu berücksichtigen, da elektrostatische Effekte in der Regel den Hauptbeitrag der Wechselwirkungen im Kristall ausmachen.
Diese quantenmechanisch/molekularmechanische (QM/MM-)Clusterrechnung optimiert die Geometrie eines Moleküls im Feld seiner Nachbarmoleküle.8 Dabei ignoriert sie zwar Gitterschwingungen, ihre Ergebnisse stimmen aber exzellent mit der Molekülstruktur aus den experimentellen Methoden überein.9
Mit den QM/MM-Clusterrechnungen steht jetzt auch eine quantenchemische Methode zur Verfügung, um Resultate der Verfeinerungen mit asphärischen Streufaktoren ohne exorbitanten Rechenaufwand zu vergleichen. Beide Methoden, die Invariomverfeinerung und die Verfeinerung mit Hirshfeldatomen, führen zu sehr ähnlichen Ergebnissen.
Wasserstoffatomabstände sind im Experiment zwar weiterhin mit einer höheren Standardabweichung behaftet als die Bindungslängen zwischen elektronenreicheren Elementen. Aber die Ergebnisse aus Röntgenbeugung, Neutronenbeugung und quantenchemischen Rechnungen stimmen jetzt gut überein (Tabelle).


<h2>Im Internet gleich ausprobieren</h2>
Die Weiterentwicklung der Röntgenstrukturanalyse ist für den Chemiker zum Beispiel dann hilfreich, wenn er Strukturen entschlüsseln will, in denen Wasserstoffbrücken und der Protonierungszustand wichtig sind. Auch beim Aufspüren von Wasserstoffatomen in der Nähe von Metallatomen hilft sie weiter.
Damit der Aufwand der Methode bei der praktischen Anwendung gering bleibt, haben wir in den letzten Jahren neue Software entwickelt. Eine Invariomdatenbank mit knapp 3000 Streufaktoren steht zur Verfügung.10 Vorher war die Datenbank auf Aminosäuren und Proteine beschränkt.11
Zwei Programme machen Chemikern ohne Kenntnisse der Ladungsdichteforschung die Anwendung einfacher. Das erste Programm bereitet die Eingabedateien vor und heißt Invariomtool.12 Das zweite Programm, Molecoolqt, ist eine grafische Benutzeroberfläche für das Programm XD, das in der Ladungsdichteforschung dominiert.13,14 Invariomtool und Molecoolqt sind für akademische Forschung frei verfügbar.


<h2>QUERGELESEN</h2>
Neue Methoden verfeinern Positionen und Bindungslängen für die Wasserstoffatome sehr viel genauer als bisher.
Der Invariomansatz unterteilt Verbindungen in asphärische Fragmente, die auch die Bindungsumgebung berücksichtigen.
QM/MM-Clusterrechnungen optimieren nur das zentrale Molekül eines Kristallstrukturausschnitts und behandeln seine Umgebung mit einem Kraftfeld.
Software zum Herunterladen erleichtert es dem Chemiker, die neuen Methoden bei seinen Strukturbestimmungen anzuwenden.


<h2>Alternativen zur Röntgenstrukturanalyse</h2>
Bei der Neutronenbeugung findet der Streuprozess nicht wie bei der Röntgenbeugung an der Elektronendichte, sondern an den Kernen der Atome statt. Daher ermitteln Neutronenbeugungsexperimente die Abstände zu H-Atomen korrekt. Allerdings ist der experimentelle Aufwand sehr viel höher.
 Die Ergebnisse aus der Neutronenbeugung stimmen gut mit Vorhersagen aus Ab-initio-Berechnungen mit quantenchemischen Näherungsverfahren überein. Festkörperstrukturen ab initio zu berechnen, ist bisher aber sehr rechenintensiv; meist werden nur Moleküle in der Gasphase damit berechnet. Trotz schnellerer Computer ist ein direkter Vergleich mit Programmen, die auf Festkörper spezialisiert sind, technisch sehr aufwendig.


Birger Dittrich hat sein Studium und seine Promotion bei Peter Luger an der Freien Universität Berlin absolviert. Nach einem Postdocaufenthalt in Westaustralien von 2004 bis 2007 leitete er eine Emmy-Noether-Nachwuchsforschergruppe in Göttingen, wo er sich bei George Sheldrick habilitierte. Seit 2012 ist er Privatdozent an der Universität Hamburg. Zu seinen Forschungsinteressen zählen experimentelle und theoretische Ladungsdichtestudien von molekularen Verbindungen.



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1 

 
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siehe DFG-Schwerpunktprojekt SPP 1178.
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15 

<ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.molecoolqt.de" target="_blank">www.molecoolqt.de</a></ext-link>.
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