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Licht und Luft: Sonnenlicht-getriebene CO2-Fixierung

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α-Methylaminoketone werden durch Licht in eine gespannten Heterozyklus überführt, der unter CO2-Fixierung zu einem Kohlensäurediester entspannt.

(c) Wiley-VCH

Der photosynthetische Prozess setzt sich aus zwei Teilschritten zusammen, den Lichtreaktionen und den Dunkelreaktionen. Während der Lichtreaktionen fängt das Photosynthesesystem Photonen ein und speichert deren Energie in Form von energiereichen chemischen Verbindungen, die anschließend genutzt werden, um die Dunkelreaktionen anzutreiben, bei denen CO2 als Kohlenstoffquelle für die Synthese komplexer Zuckermoleküle genutzt wird.

Nach dem gleichen Prinzip haben die Forscher um Masahiro Murakami von der Universität Kyoto ihr Verfahren konzipiert. Auch hier besteht der erste Schritt aus einer lichtgetriebenen Reaktion. Der Ausgangsstoff, ein α-Methylaminoketon, kann durch Einwirkung von UV-Licht in eine sehr energiereiche Verbindung umgewandelt werden. Das funktioniert aber auch prima mit Sonnenlicht, wie die Forscher herausfanden. In einer innermolekularen Umlagerung mit Ringschluss entsteht ein Molekül, das einen Vierring aus drei Kohlenstoffatomen und einem Stickstoffatom enthält. Ein solcher Ring steht unter hoher Spannung und ist entsprechend reaktiv. Diese Lichtreaktion wurde mit einer „Dunkelreaktion“ gekoppelt: In Anwesenheit einer Base fängt die erhaltene hochenergetische Verbindung im folgenden lichtunabhängigen Schritt ein CO2-Molekül ein. Dabei entsteht ein zyklischer aminosubstituierter Kohlensäurediester, der als Zwischenprodukt für chemische Synthesen nützlich sein könnte.

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de/

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