„Molekularer Schraubstock“ ermöglicht neue chemische Reaktionen

In „molekularen Schraubstöcken“ führt gleichverteilter externer Druck zu Relativbewegungen der harten Teile, so dass die weichen Bestandteile ungleichmäßig deformiert und Bindungen geschwächt werden Grafik: Hao Yan et al./Nature 2018

Externe mechanische Einwirkung kann chemische Reaktionen maßgeblich beeinflussen und sogar neue Transformationen jenseits etablierter Ansätze ermöglichen. Zu den Strategien, Reaktionen so zu steuern, gehören bisher vor allem eindimensionale Polymere, die man mechanischem „Stress“ z. B. durch Strecken aussetzt.

Allerdings gelang es bisher nicht, mit gleichverteilten (also dreidimensionalen) „Stress“, wie er z. B. mit hydrostatischem Druck erzeugt wird, Reaktionen zu steuern. Genau dies konnte nun ein Team aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Instituts für Organische Chemie der Justus-Liebig-Universität Gießen (Prof. Dr. Peter R. Schreiner) und der Stanford University in Kalifornien (Prof. Nicholas A. Melosh) zeigen. Ihre Ergebnisse haben sie nun in der renommierten Fachzeitschrift „Nature“ publiziert.

Die Forscherinnen und Forscher entwarfen molekulare Strukturen mit komprimierbaren „weichen“ und nicht-komprimierbaren „harten“ Teilen. In solchen „molekularen Schraubstöcken“ führt gleichverteilter externer Druck zu Relativbewegungen der harten Teile, mit der Konsequenz, dass die weichen Bestandteile ungleichmäßig deformiert und so deren Bindungen geschwächt werden.

Damit können zum Beispiel Redoxreaktionen metallorganischer Verbindungen ausgelöst werden, die ansonsten nicht möglich sind. Die Ergebnisse präsentieren somit derzeit noch unerforschte Möglichkeiten der sogenannten Mechanosynthese.

Prof. Schreiner forscht im Bereich der metallfreien Katalyse, der Nanodiamanten und des quantenmechanischen Tunnelns zur Entwicklung und Verbesserung nachhaltiger chemischer Methoden. Er ist Mitglied der Leopoldina – Nationale Akademie der Wissenschaften, erhielt mehrere Wissenschaftspreise, darunter die Adolf-von-Baeyer Denkmünze der Gesellschaft Deutscher Chemiker 2017 und die Dirac-Medaille im Jahr 2003.

Der in Nürnberg geborene Wissenschaftler wurde nach dem Chemiestudium an der Universität Erlangen-Nürnberg und in den USA sowohl in organischer Chemie (Erlangen, Dr. rer. nat.) als auch in theoretischer Chemie promoviert (Computational Chemistry, USA, University of Georgia, Athens, Doctor of Philosophy).

Publikation
Hao Yan, Fan Yang, Ding Pan, Yu Lin, J. Nathan Hohman, Diego Solis-Ibarra, Fei Hua Li, Jeremy E. P. Dahl, Robert M. K. Carlson, Boryslav A. Tkachenko, Andrey A. Fokin, Peter R. Schreiner, Giulia Galli, Wendy L. Mao, Zhi-Xun Shen and Nicholas A. Melosh: Sterically-controlled mechanochemistry under hydrostatic pressure, Nature
DOI: 10.1038/nature25765

Kontakt

Prof. Dr. Peter R. Schreiner
Institut für Organische Chemie
Heinrich-Buff-Ring 17, 35392 Gießen
Telefon: 0641 99-34300
E-Mail: prs@uni-giessen.de

https://www.nature.com/articles/nature25765
http://www.uni-giessen.de/schreiner

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Lisa Dittrich idw - Informationsdienst Wissenschaft

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