Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Metall stärkt Doppelbindung

10.12.2012
Verblüffende neue Erkenntnisse zur Chemie gewinnt das Team von Professor Holger Braunschweig mit schöner Regelmäßigkeit. Jetzt stellen die Würzburger ein etabliertes Modell auf den Kopf, das katalytische Prozesse erklärt.
Ob Margarine, Kunstdünger oder Plastikbecher: Bei der Herstellung vieler Produkte spielt das chemische Prinzip der Katalyse eine wichtige Rolle. Im Produktionsprozess sorgt dann ein so genannter Katalysator dafür, dass bestimmte Reaktionen überhaupt erst ablaufen. Nur mit Katalysatoren lässt sich Pflanzenöl zu Margarine härten, nur mit ihnen lassen sich Polyethylen und andere Kunststoffe fabrizieren.

Beispiel Margarine: Um aus flüssigem Pflanzenöl ein streichfähiges Fett zu machen, müssen Bindungen in Wasserstoff-Molekülen gebrochen werden. Dafür sorgt ein metallhaltiger Katalysator. Sein Metallatom schiebt Elektronen in die Bindungen, destabilisiert sie damit und macht sie bereit für die gewünschte Reaktion.

Etabliertes Modell auf den Kopf gestellt

Ein Metall gibt Elektronen und schwächt damit Bindungen: Chemiker kennen diesen Ablauf seit 1953 als „Dewar-Chatt-Duncanson-Modell“. Nun aber muss das Modell erweitert werden – denn Chemiker der Universität Würzburg haben es auf den Kopf gestellt.

Die neue Erkenntnis: Die Elektronen eines Metalls können eine Bindung auch stärken – zumindest wenn es sich um eine Doppelbindung zwischen zwei Bor-Atomen handelt. Das berichten Forscher aus dem Arbeitskreis von Professor Holger Braunschweig jetzt in „Nature Chemistry“.

Theorie mit Experiment bestätigt

In einer Doppelbindung zwischen zwei Bor-Atomen ist noch Platz für genau zwei zusätzliche Elektronen. Ein „freies π-Orbital“, wie die Chemiker sagen. Wenn man diesen Platz füllt, müsste die Bindung stärker werden: Von dieser Überlegung gingen die Würzburger Chemiker Dr. Rian Dewhurst und Dr. Alfredo Vargas aus. Sie modellierten ihre Idee am Computer und fanden sie bestätigt – zunächst rein theoretisch.

Nun galt es, die Theorie mit einem Experiment zu bestätigen. Im Arbeitskreis fand sich ein Molekül, das für diesen Zweck wie geschaffen war: ein so genannter Platin-Diboranyl-Komplex. Alexander Damme hatte ihn bei seiner Doktorarbeit in einem kniffligen Prozess synthetisiert.

Bor-Bor-Doppelbindung plus Platin

Kernstück des Komplexes sind zwei Bor-Atome, die durch eine einfache Bindung aneinander geknüpft sind und sich sehr nah bei einem Platin-Atom befinden. Damme tüftelte nun folgendes Verfahren aus: Er zwang dem Komplex zusätzliche Elektronen auf, so dass eine Bor-Bor-Doppelbindung entstand.
Durch den Einfluss des Metalls Platin hätte diese Doppelbindung – dem etablierten Modell zufolge – nun eigentlich schwächer ausfallen müssen als eine „normale“ Bor-Bor-Doppelbindung. Tatsächlich aber war die Bindung stärker. Das zeigte sich bei der Einkristall-Röntgenstrukturanalyse des Materials. Mit dieser Technik lässt sich feststellen, wie weit die Atome eines Moleküls voneinander entfernt sind. Je näher sie sich stehen, umso stärker ist die Bindung zwischen ihnen. Und zwei Bor-Atome in einer Doppelbindung stehen sich in der Gegenwart von Platin deutlich näher als ohne das Metall, so das Ergebnis der Würzburger Chemiker.

Neues Wissen für die Lehrbücher

Welche Konsequenzen diese Entdeckung hat? Für die Alltagspraxis in den chemischen Labors und der Industrie vorerst keine. Aber die Lehrbücher der Chemie müssen ergänzt werden. Das „Dewar-Chatt-Duncanson-Modell“ hat zwar nicht ausgedient; für Kohlenstoff-Verbindungen gilt es weiterhin. Aber es muss nun doch grundlegend erweitert werden. Wer weiß – vielleicht sogar um ein Modell, das den Namen „Braunschweig-Damme-Dewhurst-Vargas“ trägt.

“Bond-strengthening π backdonation in a transition-metal π-diborene complex”, Holger Braunschweig, Alexander Damme, Rian D. Dewhurst, and Alfredo Vargas, Nature Chemistry, 9. Dezember 2012, DOI: 10.1038/NCHEM.1520

Kontakt

Prof. Dr. Holger Braunschweig, Institut für Anorganische Chemie der Universität Würzburg, T (0931) 31-85260, h.braunschweig@uni-wuerzburg.de

Robert Emmerich | Uni Würzburg
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mit Dolchstössen gegen Amöben
18.08.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Mutter-Gen aktiv - Vater-Gen stillgelegt
18.08.2017 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

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: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Beschichtung lässt Muscheln abrutschen

18.08.2017 | Materialwissenschaften

Fettleber produziert Eiweiße, die andere Organe schädigen können

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

18.08.2017 | Geowissenschaften