Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Langjähriges Rätsel um kleines Molekül gelöst

15.07.2015

Spektroskopische Charakterisierung von Ethylendion

Existiert Ethylendion oder existiert es nicht? Diese Frage ist eine bereits seit etwa einem Jahrhundert andauernde Kontroverse um das kleine Molekül OCCO, das formal gesehen ein Dimer des Kohlenmonoxids.


Mithilfe von Photodetachment-Photoelektronenspektroskopie gelang die Herstellung von Ethylendion und die spektroskopische Charakterisierung der elektronischen Zustände des Moleküls.

(c) Wiley-VCH

Amerikanische Forscher legen in der Zeitschrift Angewandte Chemie jetzt erstmals schlüssige experimentelle Beweise für die Existenz der rätselhaften Verbindung vor. Mithilfe der sogenannten Photodetachment-Photoelektronenspektroskopie gelang ihnen die Herstellung von Ethylendion und die spektroskopische Charakterisierung der elektronischen Zustände des Moleküls.

Trotz seiner an sich einfachen Struktur O=C=C=O, bei der die vier Atome über Doppelbindungen verknüpft sein sollten, erwies es sich als schwierig, OCCO auf die Spur zu kommen. 1913 wurde es erstmals als Zwischenstufe bei der Reaktion von Oxalylbromid mit Quecksilber zu Kohlenmonoxid CO postuliert.

In den 1940er Jahren wurde behauptet, Ethylendion sei die aktive Komponente von Glyoxylid, einem angeblichen Wundermittel gegen diverse Beschwerden, von Erschöpfung bis hin zu Krebs – ein kompletter Betrug, wie sich bald herausstellte. Über Jahrzehnte wurde dann versucht, OCCO zu synthetisieren. Das Molekül zeigte sich aber noch nicht einmal in Form einer kurzlebigen Zwischenstufe.

Andrei Sanov und seinen Studenten Andrew Dixon und Tian Xue von der University of Arizona (Tucson, USA) ist der Nachweis für die Existenz von OCCO nun endlich geglückt. Ausgangspunkt war Glyoxal (C2H2O2), das in einer speziellen Reaktion mit negativ geladenen Sauerstoffradikalen zu einem einfach negativ geladenen Ethylendion-Anion umgesetzt wurde.

Mithilfe der sogenannten Photodetachment-Photoelektronenspektroskopie untersuchten sie dann die neutralen Spezies, die entstehen, wenn die überschüssige Ladung dieses Anions entfernt wird.

Bei dieser Methode wird einem Anion zunächst durch Zufuhr einer definierten Energie in Form eines Photons das überschüssige Elektron „herausgeschossen“. Die Energie der freigesetzten Elektronen in Abhängigkeit von der eingestrahlten Photonenenergie ergibt ein Energiespektrum, das Schlüsse über die Energiezustände und Schwingungsmoden des – während der Untersuchung erzeugten – neutralen Moleküls zulässt.

Die Photoelektronen-Spektren deuten auf zwei Zustände, die die Forscher als den bindenden Triplett- und einen dissoziativen Singulett-Zustand von OCCO interpretieren. Diese stehen in Einklang mit den theoretischen Vorhersagen und quantenchemischen Berechnungen.

Der energetisch niedrigste gebundene Zustand von OCCO ist ein linearer Triplett-Zustand. Das bedeutet, dass zwei ungepaarte Elektronen vorliegen, die Verbindung ist ein Biradikal, ganz ähnlich wie das Sauerstoff-Molekül O2. Dieser Triplett-Zustand kann leicht in einen Singulett-Zustand übergehen, einen Zustand mit gepaarten Elektronen, der aber einen nichtbindenden Charakter hat.

Das Molekül dissoziiert dann rasch in zwei CO-Moleküle. Der Übergang von Triplett zu Singulett findet aus menschlicher Sicht sehr schnell statt: in einem Bruchteil einer Nanosekunde. In der molekularen Welt ist das allerdings eine lange Lebensdauer, die dem Triplett-Ethylendion eine chemische Identität als kurzlebiges Molekül und als ein reaktives Intermediat verleiht.

Angewandte Chemie: Presseinfo 27/2015

Autor: Andrei Sanov, University of Arizona (USA), http://www.cbc.arizona.edu/sanov/group/

Permalink to the original article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201503423

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | GDCh

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut
20.10.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Aus der Moosfabrik
20.10.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

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: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise