Neuartiger Sensor für Umweltschadstoff

Leipziger Chemiker haben bei der Erforschung von Metallkomplexverbindungen mit der Synthetisierung einer speziellen Eisen-Nickel-Verbindung einen Volltreffer erzielt. Mit deren Hilfe kann Stickstoffmonoxid, dessen Bedeutung für den Organismus erst in jüngster Zeit erkannt wurde, besser bestimmt werden als bisher.

Die Forschung über Metallkomplexverbindungen, das sind chemische Verbindungen, bei denen ein zentrales Metallatom sich mit anorganischen oder organischen Molekülen bzw. Ionen („Liganden“) umgibt, hat am Anorganischen Institut der Universität Leipzig eine fast 100-jährige Tradition. Diese ist mit klangvollen Namen wie Arthur Hantzsch (1903-1927), Franz Hein (1923-1942), Leopold Wolf (1945-1961) und Eberhard Hoyer (1967-1996) verbunden. Nun findet diese Tradition mit den beiden Chemikern Prof. Dr. Lothar Beyer und Prof. Dr. Rainer Richter ihre Fortsetzung.

Finanziert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, führten die beiden Forscher gemeinsam mit drei Doktoranden umfassende Untersuchungen über ferrocenhaltige Ligandenklassen und ihre Mehrkernmetallkomplexe durch. Die Stammverbindung Ferrocen selbst ist ein seit 50 Jahren bekannter eisenhaltiger Aromatenkomplex in der Strukturform eines Sandwiches. Das Besondere der Forschungsarbeit bestand nun darin, Ferrocen mit weiteren komplexbildenden Liganden zu verbinden, welche nach dem Schloss-Schlüssel-Prinzip spezifisch andere Metallionen „erkennen“ können. Dieses Prinzip lässt sich praktisch nutzen.

In diesem Sinne hat sich ein synthetisierter, neuartiger ferrocenhaltiger Nickelkomplex als Volltreffer erwiesen. An einer Nickel-„Schablone“ ordnen sich die ferrocenhaltigen Reaktanten (Stoffe, die mit anderen eine Reaktion eingehen) definiert räumlich an und können das Entstehen des gewünschten Nickelkomplexes bewirken. Dieser ist in der Lage, als Sensor für Stickstoffmonoxid (NO) zu fungieren. NO ist ein bekannter Umweltschadstoff und wird auch bei der Gabe u.a. bestimmter herzaktiver Medikamente im Körper freigesetzt. Das als „Molekül des Jahres 1992“ ausgewählte NO ist ein so genannter Botenstoff, dessen Bedeutung für den Organismus erst in jüngster Zeit erkannt worden ist. Mit dem Sensor, der patentiert worden ist, erschließt sich nun ein neuer Weg zur quantitativen, elektrochemischen Bestimmung von NO. Entsprechende Forschungsarbeiten dazu werden in Kooperation mit einer Arbeitsgruppe von Prof. Dr. José Losada an der Madrider Universität durchgeführt.

Neben solchen praktisch bedeutsamen Ergebnissen war es auch möglich, mit der genauen strukturellen Bestimmung einer Vielzahl von Vertretern dieser neuen Verbindungsklasse mittels Röntgenkristallstrukturanalyse detaillierte Vorstellungen zur chemischen Bindung und zum Reaktionsverhalten zu ermitteln. Ein gewiss nicht zu unterschätzender Nebeneffekt ist der, dass die mittlerweile zu Doktoren qualifizierten Mitarbeiter selbst eine Firma „Chiroblock“ mit Erfolg gegründet haben, als Postdoc in Japan arbeiten und als Hochschullehrer in Peru wirken.

Weitere Informationen Prof. Dr. Lothar Beyer
Telefon: 0341 97 36160
E-Mail: beyinorg@organik.chemie.uni-leipzig.de