Neues Lehrkonzept für die organische Chemie wissenschaftlich evaluiert und veröffentlicht

Ein im August 2026 im Journal of Chemical Education veröffentlichter Fachartikel stellt die Ergebnisse eines gemeinsamen Forschungsprojekts der DIPLOMA Hochschule und der RWTH Aachen zur Entwicklung und Evaluation eines sicheren, praxisorientierten Laborpraktikums in der organischen Chemie vor. Federführend war dabei DIPLOMA-Dozent Dr. Florian Morsbach: Als Modulverantwortlicher entwickelte er die Projektidee, setzte sie um, warb die Mittel ein und ist Erst- und Korrespondenzautor des Artikels.

Abstract (Übersetzung):

Für alle, die ihr Laborcurriculum und ihre Laboraktivitäten weiterentwickeln möchten, wird ein Laborpraktikum zur organischen Chemie vorgestellt, das in den Kontext der Isolierung und Umsetzung von Naturstoffen eingebettet ist. Im Mittelpunkt steht eine robuste fünfstufige Laborsynthese von Vanillin aus Gewürznelken. Das Praktikum wurde an der Abteilung Didaktik der Chemie der RWTH Aachen University konzipiert und erfolgreich im Bachelorstudiengang Pharmazeutisches Management und Produktion der DIPLOMA Hochschule umgesetzt, wo es mit zwölf Kohorten und insgesamt 112 Studierenden im zweiten Studienjahr evaluiert wurde. Der didaktische Ansatz ermöglicht es den Studierenden, den gesamten experimentellen Prozess von der Gewürznelke bis zum Vanillin selbst durchzuführen, und überwindet dabei die Einschränkungen einer älteren, in dieser Zeitschrift veröffentlichten Laborsynthese. Schritte des ursprünglichen Verfahrens, die sich als zu gefährlich oder nicht erfolgreich erwiesen hatten, wurden durch Ansätze der modernen Übergangsmetallkatalyse ersetzt. Die Synthese umfasst ein breites Spektrum typischer Laboroperationen, die als Lernziele dienen, darunter Soxhlet-Extraktion, der Umgang mit Rotationsverdampfern, Vakuumdestillation, Vakuumfiltration, Kristallisation sowie die Reinheitsprüfung mittels Brechungsindex, Schmelzpunkt, Gas- und Dünnschichtchromatographie. Das Praktikum bietet Gelegenheit, grundlegende Prinzipien der organischen Synthese wie retrosynthetische Überlegungen, Schutzgruppen oder Säure-, Basen- und Übergangsmetallkatalyse anhand alltäglicher Naturstoffe zu behandeln, was die Motivation der Studierenden und ihr Interesse an diesen Themen steigern dürfte.

Dr. Florian Morsbach erläutert die Hintergründe des Forschungsprojekts:

Der Artikel heißt „Synthesis of Vanillin from Clove Essential Oil: A 3-Day Laboratory Course on Organic Chemistry (Not Only) for Pharmacy Students Including Modern Aspects of Transition Metal Catalysis.“ Er ist das Ergebnis gemeinsamer Forschungsarbeiten an der DIPLOMA und der RWTH Aachen zwischen 2022 und 2026. Damals stand ich als Dozent vor der Herausforderung, ein Laborpraktikum zur Organischen Chemie für den 2021 frisch gestarteten Studiengang Pharmamanagement und Pharmaproduktion (B.Sc.) zu konzipieren, der regelmäßige Labor-Präsenzphasen an den Schulen Dr. Kurt Blindow in Bückeburg beinhaltet.

Ich wollte die 3-tägige Blockveranstaltung als kohärente Lernsituation gestalten, die einen durchgängigen Handlungsbogen über das gesamte Wochenende spannt. Die Synthese des Aromastoffes Vanillin aus dem ätherischen Öl von Gewürznelken schien einen pharmazeutisch relevanten Rahmen dafür zu bieten. Die letzten publizierten Laborsynthesen hierzu stammten allerdings aus den 70er bis 80er Jahren, als das Sicherheitsbewusstsein noch weniger ausgeprägt war als heute. Für experimentell wenig geübte Studierende im 2. Semester waren zahlreiche Schritte dieser Synthesen zu schwierig, zu gefährlich, oder sie nutzen Chemikalien, deren Einsatz man heute vermeiden möchte. Ich beschloss daher, die Original-Synthesen Schritt für Schritt neu zu untersuchen, zu optimieren wo möglich und gefährliche Schritte und Chemikalien zu ersetzen.

Die fachliche Forschung dazu wurde in mehreren Abschlussarbeiten innerhalb meiner Arbeitsgruppe an der RWTH Aachen durchgeführt. Die didaktische Evaluation fand in den Laborpraktika an der DIPLOMA statt, bis nach mittlerweile 14 Kohorten mit insgesamt 127 Studierenden im Studiengang Pharmamanagement und Pharmaproduktion endlich alles einwandfrei funktionierte. Seit der Evaluation haben also schon weitere Kohorten erfolgreich das Laborpraktikum durchgeführt.

Finanziell gefördert wurde das Projekt vom "Fonds der Chemischen Industrie" (FCI) und Prof. Dr. Andreas Blindow.
Die Projektergebnisse waren fachdidaktisch so überzeugend, dass sie im "Journal of Chemical Education" (JCE) international erstrangig publiziert werden konnten.

An der DIPLOMA ist die Lernsituation inzwischen fest implementiert und gab im Rahmen der kürzlich erfolgten Reakkreditierung des Studienganges sogar Anlass zur Umbenennung der Lehrveranstaltung von "Laborpraktikum - Organische Chemie" in "Laborpraktikum - Naturstoffsynthese"; etwas ganz Besonderes, dass selbst Präsenzuniversitäten ihren Studierenden in Rahmen eines grundständigen Bachelorstudiums nur in den wenigsten Fällen bieten.