Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Frustrierte Lewis-Paare mit viel Chemie – Neuartiger Reaktionsweg führt zu innovativen Materialien

16.07.2010
Metallorganische Verbindungen sind Bestandteil vieler Arzneimittel, Farbstoffe und Kunststoffe. Sie werden aus Heterozyklen wie etwa Pyridinen und Chinolinen hergestellt, die damit zu den wichtigen chemischen Synthesebausteinen gehören.

Neuartige Substanzen und Medikamente können aber nur entwickelt werden, wenn Pyridine oder verwandte Substanzen mit spezifischen funktionellen Gruppen ausgestattet werden, was bislang nur schwierig möglich war. Einem LMU-Forscherteam um den Chemiker Professor Paul Knochel ist es nun erstmal gelungen, eine Vielzahl funktionalisierter Pyridine auf einfache und effiziente Weise herzustellen.

Die Grundlage dafür bildet eine neue Klasse sogenannter frustrierter Lewis-Paare, die sich aus einer starken Säure und einer starken Base zusammensetzen. Diese Paare sind hochreaktiv und führen zu einer beschleunigten Metallierung von Heterozyklen. Der erstmals beschriebene Reaktionsweg könnte ein neuartiges Forschungsfeld begründen, das sich mit innovativen Metallierungsreagenzien auf der Basis frustrierter Lewis-Paare befasst. (Angewandte Chemie International Edition, online, Juli 2010)

Metallorganische Verbindungen sind für viele Anwendungsfelder der Chemie von großer Bedeutung, weil sie dank einer Reihe möglicher funktioneller Gruppen in ihren Eigenschaften und in ihrem Reaktionsverhalten variieren. Gebildet werden die metallorganischen Verbindungen aus den ringförmigen organischen Heterozyklen, etwa Pyridine und Chinoline, die damit wichtige Synthesebausteine in der Herstellung von Arzneimitteln, Farbstoffen und Kunststoffen sind. „Bislang verlief die Funktionalisierung von Pyridinen mit den Metallen Magnesium, Zink oder Aluminium aber wenig zufriedenstellend“, berichtet der LMU-Chemiker Professor Paul Knochel. „Bisherige, vergleichbare Metallierungsreaktionen sind sehr langsam und und nur wenig effizient.“ Das könnte sich jetzt ändern, denn Knochel und sein Team haben eine neue Substanzgruppe entdeckt, die diese Reaktion deutlich beschleunigt – und einen wesentlich höheren Ertrag erzielt.

Die sogenannten frustrierten Lewis-Paare weisen eine außerordentlich hohe Reaktivität auf. Sie sind eine Sonderform der Lewis-Paare, die aus einer Säure und einer Base bestehen, die eine Bindung eingehen möchten. Bei den frustrierten Lewis-Paaren verhindern voluminöse Seitengruppen diese ersehnte Bindung und eine reversible Spaltung des reaktiven Addukts wird ermöglicht. In ihrer neuen Untersuchung verwendeten die Forscher als Lewis-Säure das Bortrifluorid (BF3) und als Base ein Metall-Amid, das Magnesium, Zink oder Aluminium enthält. Auf diese Weise konnten sie eine überraschend effiziente Metallierung des Pyridins erreichen: Bei Temperaturen von minus 40 Grad Celsius fand diese bereits innerhalb von zehn Minuten statt. „Dies weist auf eine erstaunliche Reaktivität des neuen frustrierten Lewis-Paares hin“, sagt Benjamin Haag, Mitarbeiter der Knochel-Gruppe und Ko-Autor der Studie. „Denn der chemischen Intuition folgend, würde man erwarten, dass das Paar überhaupt nicht reaktiv ist.“

Mithilfe computertheoretischer Berechnungen und Kernresonanz-Untersuchungen konnten die Forscher die neuen metallorganischen Substanzen jedoch eindeutig charakterisieren. „Das hat gezeigt, wie sich die einzelnen Bestandteile zusammensetzen“, so Haag. „Gleichzeitig konnten wir beweisen, dass wir tatsächlich eine ganz neue metallorganische Substanzklasse gefunden haben.“ Mithilfe der neuen Lewis-Paare lassen sich Pyridine und andere heterozyklische Verbindungen nun auf vielfältige Art und Weise funktionalisieren, also mit verschiedenen funktionellen Gruppen kombinieren. Dabei lässt sich zugleich präzise steuern, an welchen Positionen des Moleküls die Metallierung stattfindet. „Die neue Methode ist vor allem für Anwendungen in der Feinchemie, in den Materialwissenschaften und für die Herstellung neuer Arzneistoffe interessant“, sagt Haag. Zugleich könnte sie den Ausgangspunkt für ein ganz neues Forschungsgebiet bilden: Die Herstellung und Untersuchung metallorganischer Reagenzien auf der Basis neuartiger frustrierter Lewis-Paare. (CA/suwe)

Publikation:
„Highly Selective Metalations of Pyridines and Related Heterocycles Using New Frustrated Lewis Pairs or Zn- and Mg-TMP-Bases with BF3•OEt2”;
Milica Jaric, Benjamin A. Haag, Andreas Unsinn, Konstantin Karaghiosoff, Paul Knochel;
Angewandte Chemie, International Edition, online, Juli 2010;
Web: http://www3.interscience.wiley.com/journal/123576488/abstract
Ansprechpartner:
Prof. Dr. Paul Knochel
Department für Chemie der LMU
Tel.: 089 / 2180 - 77681
E-Mail: knoch@cup.uni-muenchen.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.knochel.cup.uni-muenchen.de/
http://www3.interscience.wiley.com/journal/123576488/abstract

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Europäisches Exzellenzzentrum für Glasforschung
17.03.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Vollautomatisierte Herstellung von CAD/CAM-Blöcken für kostengünstigen, hochwertigen Zahnersatz
16.03.2017 | Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise