22.01.2021 - Friedrich-Schiller-Universität Jena

Teamarbeit im Molekül

Chemiker erschließen Synergieeffekt von Gallium: Verbindung hergestellt, die durch zwei Gallium-Atome in der Lage ist, die Bindung zwischen Fluor und Kohlenstoff zu spalten

Gemeinsam lässt sich mehr erreichen als alleine. Diese alltägliche Erkenntnis haben Chemiker der Friedrich-Schiller-Universität Jena nun erfolgreich auf eine Verbindung angewandt, die zwei Gallium-Atome enthält. Diese wirken so zusammen, dass sie die besonders starke Bindung zwischen Fluor und Kohlenstoff in anderen Substanzen spalten können. Die neuartige Galliumverbindung ist dabei günstiger und weniger umweltschädlich als die herkömmlichen Alternativen.

Nachhaltig und günstig

„Solche Reaktionen werden normalerweise mit sogenannten Übergangsmetallen durchgeführt, wie Nickel oder Iridium“, erklärt Prof. Dr. Robert Kretschmer, Juniorprofessor für Anorganische Chemie der Universität Jena, dessen Arbeit im Journal of the American Chemical Society publiziert wurde. „Übergangsmetalle sind aber teuer und umweltschädlich – auch in ihrer Gewinnung. Wir versuchen also, bessere Alternativen zu finden.“ Dass zwei Metalle mehr können als eines, ist für die Übergangsmetalle bereits bekannt. „Bei den nachhaltigeren Metallen der Hauptgruppen des Periodensystems ist das aber bisher kaum erforscht“, ergänzt Kretschmer.

Hand in Hand

„Unsere Verbindung enthält zwei chemisch identische Gallium-Atome“, so Kretschmer weiter. „Bei Tests mit einer Reihe von fluorhaltigen Kohlenwasserstoff-Verbindungen haben wir gesehen, dass diese beiden Atome gemeinsam in der Lage sind, ein Fluoratom zu entfernen. Mithilfe einer Röntgenstruktur-Analyse konnten wir belegen, dass ein Galliumatom das Fluor bindet und das andere den Rest der Kohlenwasserstoff-Verbindung.“ Das ist der erste Schritt, den es zu einer Katalyse braucht.

„Jetzt, wo dieser Schritt geschafft ist, können wir sehen, wie wir dieses Konzept weiter entwickeln“, erklärt der Chemiker. „Wünschenswert wäre es natürlich, wenn am Ende die Reaktion zu einem vollständigen Katalysezyklus weitergeführt werden kann.“ Allerdings wird dies wohl mit einem anderen Metall geschehen. Denn Kretschmer ergänzt: „Gallium als Element war hier ein erster Schritt. Unser Ziel ist es, schlussendlich das Metall nutzbar zu machen, das am häufigsten auf der Erde vorkommt: Aluminium.“

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    Prof. Dr. Thomas Heinze

    Thomas Heinze, Jahrgang 1958, studierte Chemie an der FSU Jena, wo er 1985 promovierte und nach dem Postdoc an der Katholischen Universität Leuven (Belgien) 1997 habilitierte. 2001 folgte er dem Ruf auf eine Professur für Makromolekulare Chemie an die Bergische Universität Wuppertal. Seit 2 ... mehr

    Prof. Dr. Dagmar Fischer

    Dagmar Fischer ist approbierte Apothekerin und promovierte 1997 im Fach Pharmazeutische Technologie und Biopharmazie an der Philipps-Universität Marburg. Nach einem Aufenthalt am Texas Tech University Health Sciences Center, USA, sammelte sie mehrere Jahre Erfahrung als Leiterin der Präklin ... mehr

    Prof. Dr. Stefan H. Heinemann

    Stefan H. Heinemann, geb. 1960, studierte Physik an der Universität Göttingen. Nach zweijähriger Forschungszeit an der Yale University, New Haven, USA, promovierte er 1990 am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen. Nach einem Forschungsaufenthalt an der Standford Unive ... mehr