Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ganz ohne "Heavy Metal"

15.04.2011
Neuartiger metallfreier Katalyse-Mechanismus ermöglicht hochselektive chemische Synthese

Wissenschaftler um Prof. Dr. Frank Glorius und Prof. Dr. Stefan Grimme vom Organisch-Chemischen Institut der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster haben einen neuartigen Katalyse-Mechanismus entwickelt, mit dem ihnen die metallfreie Aktivierung reaktionsträger Moleküle gelungen ist.

Metallfreie Katalyse-Mechanismen in chemischen Reaktionen gelten als erstrebenswert, um Verunreinigungen in den Reaktionsprodukten zu vermeiden und auf teure Metalle als Katalysatoren verzichten zu können. Die Studie wurde nun in der international angesehenen Fachzeitschrift "Angewandte Chemie" veröffentlicht. Dabei wurde sie als "besonders wichtig" ("very important paper") eingestuft – eine Ehre, die weniger als 5 Prozent der Manuskripte zuteilwird.

Mit Katalyse bezeichnen Chemiker die Beschleunigung und Steuerung chemischer Reaktionen durch bestimmte Substanzen, sogenannte Katalysatoren. "Die Katalyse ermöglicht den schonenden Umgang mit Rohstoffen und Energie. Sie ist daher eine wichtige Zukunftstechnologie", betont Frank Glorius. Häufig werden hierbei metallhaltige Verbindungen verwendet, wie zum Beispiel bei Abgaskatalysatoren in Autos. Dort werden Platin und andere teure Schwer- beziehungsweise Edelmetalle eingesetzt. "Aus verschiedenen Gründen möchte man auf den Einsatz von Metallen verzichten: zum einen wegen der hohen Kosten und der Knappheit an Edelmetallen, aber auch zur Vermeidung giftiger Metallverunreinigungen in den Produkten." Zahlreiche Arbeitsgruppen weltweit beschäftigen sich daher intensiv mit der Entwicklung metallfreier Katalysatorsysteme, den sogenannten Organokatalysatoren, die aus organischer Materie – bestimmten Kohlenstoff-Verbindungen – bestehen und keine Metalle enthalten.

Bei der nun von dem münsterschen Forscherteam angewendeten dualen Katalyse aktiviert der Organokatalysator einen der Reaktionspartner an zwei Stellen. "Man könnte sagen, dass der Katalysator an einem Ende drückt und gleichzeitig am anderen Ende zieht", veranschaulicht Frank Glorius die Reaktion. Durch diese konzertierte Aktion gelingt die Aktivierung und damit schließlich die Umsetzung der Ausgangsverbindung in das gewünschte Produkt. "Dabei verläuft die Umsetzung außergewöhnlich selektiv. Von zwei möglichen spiegelbildlich aussehenden Produkten wird ausschließlich eines gebildet – man spricht hier von asymmetrischer Katalyse." Diese Reinheit – Chemiker nennen sie auch "Selektivität" – ist zum Beispiel besonders wichtig, wenn die Endprodukte als Medikamente angewendet werden sollen.

"Ein Verständnis der zugrunde liegenden Reaktionsmechanismen auf atomarer Ebene ist sehr wichtig für weitere Entwicklungen", betont Stefan Grimme. Seine Gruppe hat daher den Mechanismus mit modernsten quantenchemischen Methoden am Computer untersucht. "Damit können wir den Atomen sozusagen bei ihren Bewegungen zusehen. Dieser Art von virtueller Chemie kommt heute in der Forschung immer größere Bedeutung zu."

Duale Katalyse ist eines der Themen, die in dem neuen münsterschen Sonderforschungsbereich 858 "Synergetische Effekte in der Chemie – Von der Additivität zur Kooperativität" von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert werden.

Literaturhinweis:

Isabel Piel, Marc Steinmetz, Keiichi Hirano, Roland Fröhlich, Stefan Grimme und
Frank Glorius (2011): Hoch asymmetrische NHC-katalysierte Hydroacylierung
nichtaktivierter Alkene. Angewandte Chemie 123, 1 – 6; DOI: 10.1002/ange.201008081

Dr. Christina Heimken | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenster.de/Chemie.oc/glorius/
http://www.uni-muenster.de/Chemie.oc/grimme/index.html
http://www.uni-muenster.de/SFB858/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kupferhydroxid-Nanopartikel schützen vor toxischen Sauerstoffradikalen im Zigarettenrauch
30.03.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Nierentransplantationen: Weisse Blutzellen kontrollieren Virusvermehrung
30.03.2017 | Universität Basel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Atome rennen sehen - Phasenübergang live beobachtet

Ein Wimpernschlag ist unendlich lang dagegen – innerhalb von 350 Billiardsteln einer Sekunde arrangieren sich die Atome neu. Das renommierte Fachmagazin Nature berichtet in seiner aktuellen Ausgabe*: Wissenschaftler vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) haben die Bewegungen eines eindimensionalen Materials erstmals live verfolgen können. Dazu arbeiteten sie mit Kollegen der Universität Paderborn zusammen. Die Forscher fanden heraus, dass die Beschleunigung der Atome jeden Porsche stehenlässt.

Egal wie klein sie sind, die uns im Alltag umgebenden Dinge sind dreidimensional: Salzkristalle, Pollen, Staub. Selbst Alufolie hat eine gewisse Dicke. Das...

Im Focus: Kleinstmagnete für zukünftige Datenspeicher

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Chemikern der ETH Zürich hat eine neue Methode entwickelt, um eine Oberfläche mit einzelnen magnetisierbaren Atomen zu bestücken. Interessant ist dies insbesondere für die Entwicklung neuartiger winziger Datenträger.

Die Idee ist faszinierend: Auf kleinstem Platz könnten riesige Datenmengen gespeichert werden, wenn man für eine Informationseinheit (in der binären...

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Nierentransplantationen: Weisse Blutzellen kontrollieren Virusvermehrung

30.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zuckerrübenschnitzel: der neue Rohstoff für Werkstoffe?

30.03.2017 | Materialwissenschaften

Integrating Light – Your Partner LZH: Das LZH auf der Hannover Messe 2017

30.03.2017 | HANNOVER MESSE