Neue Methode zur Entschlüsselung chemischer Reaktionen
Wissenschaftler der Universität Leipzig haben eine neue Methode zur Entschlüsselung chemischer Reaktionen entwickelt. Damit können die äußerst kurzlebigen, während der Reaktion entstehende Moleküle - sogenannte Intermediate - besser beobachtet werden. Anhand der zeitlichen Abfolge der Intermediate lässt sich genau verstehen, warum eine Reaktion gerade so und nicht anders abläuft. Das ermöglicht es, Reaktionsmechanismen gezielt zu beeinflussen, um beispielsweise die Ausbeute von ganz bestimmten, maßgeschneiderten Reaktionsprodukten zu optimieren und so effizienter für die industrielle Nutzung zu machen.
In einer Kooperation zwischen dem Institut für Analytische Chemie und dem Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Leipzig wurde diese neue Methode erfolgreich angewendet, um solche kurzlebigen Intermediate aus einer laufenden chemischen Reaktion zu isolieren und zu identifizieren. Im Arbeitskreis um Prof. Dr. Detlev Belder vom Institut für Analytische Chemie dreht sich alles um mikrofluidische Reaktionssysteme. Diese haben die Art und Weise, wie Chemiker Reaktionen durchführen und diese analysieren, revolutioniert.
Die Reaktionen werden auf kleinen, mit Reaktionskanälen durchzogenen Mikrochips durchgeführt. Die Kanäle darauf sind oftmals nicht größer als der Durchmesser eines Haares. „Durch diese Miniaturisierung schafft man es, nahezu ein ganzes chemisches Syntheselabor auf die Größe einer Visitenkarte zu schrumpfen. Die Länge der Reaktionskanäle auf dem Chip bestimmt hierbei die Reaktionszeit“, erklärt Belder. Wählt man die Länge der Kanäle so, dass die Reaktion nicht vollständig ablaufen kann, bekommt man auch Zugriff auf die Reaktionsintermediate.
Um nun die genaue Funktion der Intermediate in der Reaktion herauszufinden, ist es unerlässlich, die dreidimensionale Struktur der Moleküle zu bestimmen. Genau hier kommt die Expertise auf dem Gebiet der Laserspektroskopie in der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Knut Asmis vom Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie ins Spiel. Die Ausgangsstoffe einer chemischen Reaktion, die Intermediate und die Produkte werden mit einem intensiven Infrarotlaser bestrahlt und dadurch zum Schwingen angeregt. Mit Hilfe quantenchemischer Rechnungen kann dann aus der Art und Weise, wie die Moleküle schwingen, eindeutig auf die dreidimensionale Molekülstruktur geschlossen werden. In diesem konkreten Fall konnten die Forscher Maik Pahl und Martin Mayer den Reaktionsmechanismus einer Hantzsch-Synthese bestimmen. Die nach dem Leipziger Professor Arthur Rudolf Hantzsch (1857 bis 1935) benannte Synthese wird noch heute unter anderem zur industriellen Herstellung von Medikamenten oder in der Agrarindustrie verwendet. Mayer meint dazu: „Jedes bei einer Reaktion auftretende Teilchen hat einen charakteristischen Infrarot Fingerabdruck, über den seine Struktur eindeutig bestimmt werden kann. Die erfolgreiche Bestimmung der Hantzsch-Synthese zeigt, dass unsere Methode zuverlässig funktioniert und wir sie jetzt auf neue, völlig unbekannte Reaktionen anwenden können.“
Originalveröffentlichung
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Holen Sie sich die Chemie-Branche in Ihren Posteingang
Ab sofort nichts mehr verpassen: Unser Newsletter für die chemische Industrie, Analytik, Labor und Prozess bringt Sie jeden Dienstag und Donnerstag auf den neuesten Stand. Aktuelle Branchen-News, Produkt-Highlights und Innovationen - kompakt und verständlich in Ihrem Posteingang. Von uns recherchiert, damit Sie es nicht tun müssen.
Meistgelesene News
Weitere News von unseren anderen Portalen
Verwandte Inhalte finden Sie in den Themenwelten
Themenwelt Spektroskopie
Durch die Untersuchung mit Spektroskopie ermöglicht uns einzigartige Einblicke in die Zusammensetzung und Struktur von Materialien. Von der UV-Vis-Spektroskopie über die Infrarot- und Raman-Spektroskopie bis hin zur Fluoreszenz- und Atomabsorptionsspektroskopie - die Spektroskopie bietet uns ein breites Spektrum an analytischen Techniken, um Substanzen präzise zu charakterisieren. Tauchen Sie ein in die faszinierende Welt der Spektroskopie!
Themenwelt Spektroskopie
Durch die Untersuchung mit Spektroskopie ermöglicht uns einzigartige Einblicke in die Zusammensetzung und Struktur von Materialien. Von der UV-Vis-Spektroskopie über die Infrarot- und Raman-Spektroskopie bis hin zur Fluoreszenz- und Atomabsorptionsspektroskopie - die Spektroskopie bietet uns ein breites Spektrum an analytischen Techniken, um Substanzen präzise zu charakterisieren. Tauchen Sie ein in die faszinierende Welt der Spektroskopie!
Themenwelt Synthese
Die chemische Synthese steht im Zentrum der modernen Chemie und ermöglicht die gezielte Herstellung von Molekülen mit spezifischen Eigenschaften. Durch das Zusammenführen von Ausgangsstoffen in definierten Reaktionsbedingungen können Chemiker eine breite Palette von Verbindungen erstellen, von einfachen Molekülen bis hin zu komplexen Wirkstoffen.
Themenwelt Synthese
Die chemische Synthese steht im Zentrum der modernen Chemie und ermöglicht die gezielte Herstellung von Molekülen mit spezifischen Eigenschaften. Durch das Zusammenführen von Ausgangsstoffen in definierten Reaktionsbedingungen können Chemiker eine breite Palette von Verbindungen erstellen, von einfachen Molekülen bis hin zu komplexen Wirkstoffen.
