Friedrich-Schiller-Universität Jena  |  25.01.2021 09:54

Teamarbeit im Molekül

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 renommierten 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.“

Original-Publikation
Oleksandr Kysliak, Helmar Görls und Robert Kretschmer, „Cooperative Bond Activation by a Bimetallic Main-Group Complex“, Journal of the American Chemical Society, 2021, (143:1), 142–148. DOI: 10.1021/jacs.0c12166

Kontakt:
Prof. Dr. Robert Kretschmer
Juniorprofessor (Tenure Track) für Anorganische Chemie der Katalyse
Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Humboldtstraße 8, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 948911
E-Mail: robert.kretschmer(AT)uni-jena.de