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 Polymere aus Bor produzieren
18.01.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Modularer Genverstärker fördert Leukämien und steuert Wirksamkeit von Chemotherapie
18.01.2018 | Deutsches Krebsforschungszentrum

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: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Im Focus: Scientists decipher key principle behind reaction of metalloenzymes

So-called pre-distorted states accelerate photochemical reactions too

What enables electrons to be transferred swiftly, for example during photosynthesis? An interdisciplinary team of researchers has worked out the details of how...

Im Focus: Erstmalige präzise Messung der effektiven Ladung eines einzelnen Moleküls

Zum ersten Mal ist es Forschenden gelungen, die effektive elektrische Ladung eines einzelnen Moleküls in Lösung präzise zu messen. Dieser fundamentale Fortschritt einer vom SNF unterstützten Professorin könnte den Weg für die Entwicklung neuartiger medizinischer Diagnosegeräte ebnen.

Die elektrische Ladung ist eine der Kerneigenschaften, mit denen Moleküle miteinander in Wechselwirkung treten. Das Leben selber wäre ohne diese Eigenschaft...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - März 2018

17.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

18.01.2018 | Informationstechnologie

Optimierter Einsatz magnetischer Bauteile - Seminar „Magnettechnik Magnetwerkstoffe“

18.01.2018 | Seminare Workshops

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten