Saarbrücker Chemiker entwickeln Germanium-Variante eines industriell wichtigen Syntheseverfahrens

04.03.2021 - Deutschland

Die Olefinmetathese ist ein chemisches Verfahren zur Erzeugung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen (C=C), das vor allem in der Petrochemie, der Polymersynthese und der Produktion von Pharmazeutika Anwendung findet. Bisher war diese Reaktion auf Alkene (Olefine) mit C=C-Bindungen beschränkt. Chemiker der Saar-Uni haben nun eine Methode entwickelt, Doppelbindungen des Elements Germanium (Ge=Ge) dazu zu bringen, eine Metathesereaktion einzugehen.

Die Bildung von Doppelbindungen zwischen zwei Kohlenstoffatomen (C=C) ist von zentraler Bedeutung in natürlichen Organismen. Die überwiegende Mehrzahl aller Naturstoffe enthält daher eine oder mehrere solcher Doppelbindungen. In der organisch-chemischen Industrie spielen Verbindungen mit C=C Doppelbindung, die Alkene oder Olefine, eine ebenso prominente Rolle. Zahlreiche Verfahren zur Erzeugung von C=C-Bindungen sind daher im Laufe der Jahre entwickelt worden.

Eines dieser Verfahren, die sogenannte Olefinmetathese, hat dabei in den letzten Jahrzehnten besondere Aufmerksamkeit erfahren; 2005 wurde der Nobelpreis für Chemie in diesem Zusammenhang verliehen.

Trotz der vielen Parallelen zwischen Kohlenstoff und den schwereren Vertretern der Kohlenstoffgruppe (Gruppe 14) des Periodensystems war die Olefinmetathese nur im Fall von Verbindungen mit C=C Bindungen von anwendbarem Nutzen, obwohl Doppelbindungen zwischen schwereren Elementen eigentlich weniger stabil und daher auch grundsätzlich leichter zu spalten sind.

Der Saarbrücker Professor für Anorganische und Allgemeine Chemie, David Scheschkewitz, Lukas Klemmer und Anna-Lena Thömmes von seinem Lehrstuhl sowie Volker Huch und Bernd Morgenstern von der Servicestelle Röntgenbeugung haben nun eine neue Klasse von Alken-Analoga des Germaniums entwickelt, deren Ge=Ge-Bindung gerade das richtige Maß an Stabilität aufweisen, um eine synthetisch nützliche Metathesereaktion einzugehen.

So gelang es der Gruppe um Scheschkewitz unter anderem, erstmals langkettige Polymere mit schwereren Doppelbindungen herzustellen. In näherer Zukunft hoffen die Forscher ihr Verfahren auch auf andere Elemente des Periodensystems zu übertragen, um so z.B. neuartige Materialien für die organische Elektronik zugänglich zu machen. „Das zu Grunde liegende Prinzip ist simpel und könnte auch in der organischen Chemie Anwendung finden“, so Professor Scheschkewitz.

Möglicherweise könnte so z.B. auch auf die in der klassischen Olefinmetathese notwendigen Edelmetallkatalysatoren verzichtet werden.