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Alfred Nobel, im Hintergrund ein Molekül.

Eine Methode macht das Rennen

Die heurigen Gewinner des Nobelpreises für Chemie kommen aus den USA und aus Japan: Es sind Richard F. Heck, Ei-ichi Negishi und Akira Suzuki. Sie haben neue, effizientere Wege entwickelt, Kohlenstoffatome zu komplexen Molekülen zu verbinden.

Chemie-Nobelpreis 06.10.2010

Palladium-katalysierte Kreuzkupplung heißt das Verfahren, für welches die Chemiker ausgezeichnet wurden. Dabei entstehen - metallorganisch katalysiert - Bindungen zwischen Kohlenstoffen.

Die Einsatzmöglichkeiten der so entstandenen Verbindungen reichen von der Medikamentenentwicklung über die Landwirtschaft bis zur Elektronik. Die drei Forscher sind auch die jeweiligen Namensgeber dreier Verfahren der organischen Chemie, der Heck-Reaktion, der Negishi-Kupplung und der Suzuki-Kupplung.

Kohlenstoff als stabiles Molekül-Gerüst

Der US-Forscher Richard Heck (geboren 1931) ist emeritierter Professor von der University of Delaware in Neward (US-Bundesstaat Delaware). Der Japaner Ei-ichi Negishi (geboren 1935) ist Professor für Chemie an der Purdue University in West Lafayette (US-Bundesstaat Indiana). Sein Landsmann Akira Suzuki (geboren 1930) ist emeritierter Professor an der Hokkaido University in Sapporo (Japan).

Organische Chemie ist die Grundlage allen Lebens. Verbindungen von Kohlenstoff bilden ein stabiles Gerüst für funktionelle Moleküle. Die Wissenschaft versucht daher, diese natürlichen Eigenschaften nutzbar zu machen.

Um Kohlenstoff-Atome zu verbinden, braucht es aber geeignete Methoden, denn sie reagieren nicht einfach miteinander, das heißt, ein Kohlenstoffatom bindet sich nicht gerne an ein anderes C-Atom. Das ist aber Voraussetzung dafür, um im Bereich der kohlenstoff-basierten, organischen Chemie komplexe Moleküle zu schaffen.

Die ersten Verfahren dazu hatten versucht, Kohlenstoff reaktiver zu machen. Dies reichte nur für einfache Moleküle, aber funktionierte nicht für die Produktion komplexerer Moleküle, zu viele unerwünschte Nebenprodukte entstanden.

Palladium als Kohlenstoff-Verkuppler

Die Palladium-katalysierte Kreuzkupplung löste das Problem, das Metall Palladium dient dabei als Katalysator für die chemische Reaktion der Kohlenstoff-Atome. Es bringt die Atome gewissermaßen näher aneinander, dadurch reagieren diese dann miteinander.

An den Palladiumatomen "treffen" einander Kohlenstoffatome, sie überwinden dort ihre "Abscheu" voreinander und die chemische Reaktion startet. Palladium ist ein Übergangsmetall, das in seinem chemischen Verhalten Platin sehr ähnelt.

Ö1 Sendungshinweise:

Die Ö1 Journale und Ö1 Wissen aktuell berichten in der "Nobelpreiswoche" vom 4. bis 8.10. über alle Auszeichnungen.

Methode mit vielen Anwendungen

Das präzise und effiziente Verfahren wird heute weltweit verwendet: in der Forschung, der kommerziellen Produktion von Arzneimittel, aber auch in der Elektronik. Schon alleine aufgrund der extrem breiten Anwendungs-palette erachtet der Chemiker Marko Mihovilovic vom Institut für Angewandte Synthesechemie der Technischen Universität (TU) Wien die diesjährige Auswahl der Nobelpreis-Kommittees als verdiente Wahl, wie dieser gegenüber der APA erklärt.

Die von den diesjährigen Laureaten Richard Heck, Ei-ichi Negishi und Akira Suzuki entwickelten Verfahren zur Kohlenstoffsynthese kommen sowohl in der Grundlagenwissenschaft als auch in der industriellen Produktion von komplexen organischen Verbindungen zum Einsatz.

Bevor die drei Wissenschafter in den 1960er und 1970er Jahren ihre auf Palladium beruhenden Syntheseverfahren entwickelten und veröffentlichten, sei der Aufbau von komplexen Kohlenstoffverbindungen im Reagenzglas stark eingeschränkt gewesen. Teilweise musste man, um die Verbindung von Kohlenstoffatomen untereinander zu erreichen, "sehr ruppige" Methoden, etwa hohe Temperaturen, einsetzen, was wiederum sensible Bereiche in den Molekülen zerstörte.

Optimierung komplexer Moleküle

Durch den Einsatz des Katalysators wird die Aktivierungsenergie zur Verbindung der Atome deutlich gesenkt und damit im Idealfall schon bei Zimmertemperatur möglich. So konnten erstmals komplexe Moleküle aus der Natur nicht nur nachgebaut, sondern je nach Wunsch und Einsatzgebiet verändert und optimiert werden.

Beispiel für solche Entwicklungen ist etwa die Substanz Diazonamid, die ursprünglich aus Seescheiden gewonnen wurde und Wirksamkeit gegen Darmkrebszellen zeigt. Auch Dragmazidin F, das in Labortests sowohl gegen Herpes- als auch gegen HI-Viren wirkt, stammt von einem Meerestier, einem Schwamm. "Oft wird die grundsätzliche Wirkung solcher Substanzen zufällig entdeckt und muss dann aber noch für den jeweiligen Zweck künstlich angepasst werden. Dabei helfen die Methoden der Palladium-Katalyse", so der Wissenschaftler.

Preisträger der letzten Jahre

Die Auszeichnung ist auch heuer wieder mit zehn Mio. Kronen (1,085 Mio. Euro) dotiert und wird am 10. Dezember, am Todestag des 1896 gestorbenen Preisstifters Alfred Nobel, verliehen.

Letztes Jahr ging der Nobelpreis für Chemie an drei Zellforscher, die US-Amerikaner Venkatraman Ramakrishnan und Thomas A. Steitz sowie die Israelin Ada E. Jonath. Sie werden für ihre Beiträge zur Erforschung der Ribosomen ausgezeichnet.

science.ORF.at/APA

Die Nobelpreise 2010:

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