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(00075) 21.03.2001 14:44

Studie: Langgesuchtes Molekül wird sichtbar


Bochum, 21.03.2001
Nr. 76

Langgesuchtes Molekül wird sichtbar
RUB-Studie: Chemie bei Eiseskälte
Maßgeblich für verschiedene Lebensbereiche


Was hat die Chemie des Weltalls mit der Krebsentstehung in
biologischen Systemen gemeinsam? - In beiden Fällen
bestimmen kurzlebige und reaktive Moleküle das Geschehen auf
molekularer Ebene. Eine der grundlegenden reaktiven
Zwischenstufen der Organischen Chemie ist das Phenylkation,
dessen Existenz in kondensierter (nicht gasförmiger) Phase
bisher nur theoretisch vorhergesagt wurde. Der direkte
Nachweis gelang nun Dipl. Chem. Michael Winkler in seiner
Diplomarbeit „Photoionisation von Arylradikalen in kryogenen
Matrizes. Matrixisolation des Phenylkations und verwandter
Systeme“ (Betreuer: Prof. Dr. Wolfram Sander). Für seine
Arbeit wurde er mit einem der Preise an Studierende 2000 der
RUB ausgezeichnet.

Geladene Teilchen sind schwierig zu untersuchen

Während einer chemischen Reaktion entstehen häufig
Zwischenprodukte, die sehr kurzlebig sind, und die sich
daher mit klassischen spektroskopischen Methoden nur
schlecht direkt beobachten lassen. Zur Lösung dieses
Problems bieten sich zwei Ansätze an: Sehr schnell
hinschauen, das ist der Ansatz der so genannten
zeitaufgelösten Spektroskopie, für deren Perfektionierung
1999 der Nobelpreis (an A.H. Zewail) verliehen wurde. Eine
andere Möglichkeit ist die Erzeugung des reaktiven Moleküls
in einem unreaktiven Medium. Für Neutralmoleküle hat sich
die Isolation in festen Edelgaskristallen bei sehr tiefen
Temperaturen bewährt. Bei dieser
„Matrixisolationsspektroskopie“ ist das reaktive Teilchen in
einen Edelgasverband eingeschlossen wie die Rosinen in einem
Milchbrötchen. Geladene Teilchen konnten bisher nur in
wenigen Einzelfällen in Edelgaskristalle eingebracht werden.
Positiv geladene Teilchen (Kationen) können zwar oft in so
genannten „Supersäuren“ – für ihre Entwicklung gab es
wiederum einen Nobelpreis (1994, an G. A. Olah) -
ausreichend lange stabilisiert werden, um sie klassischen
Untersuchungsmethoden zugänglich zu machen, das hochreaktive
Phenylkation entzog sich bislang jedoch jeder Detektion in
kondensierter Phase.

Schockgefrorene Moleküle

Hier setzt Winklers Strategie an: Mit Hilfe von Mikrowellen
erhitzte er das Edelgas Argon so stark, dass daraus ein
Edelgasplasma entstand, das er durch ein Rohr auf eine sehr
kalte Scheibe schoss. Kurz vor der Scheibe fügte er einen
Vorläufer des zu untersuchenden Moleküls hinzu. Die beiden
Stoffe mischten sich und wurden auf der Scheibe bei –263°C
schockgefroren. Das isolierte geladene Molekül befand sich
in einem Argonkristall und ließ sich untersuchen.

Vom Weltraum bis zur Biochemie

Die Ergebnisse dieser Grundlagenforschung können helfen,
viele Lebensbereiche besser zu verstehen. Denn sowohl die
Chemie des Weltraums als auch die Biochemie werden von
geladenen Molekülen dominiert. Im Weltraum bietet das
interstellare Vakuum, auf der Erde polare Medien wie etwa
Wasser einen idealen Lebensraum für hochreaktive Kationen.
Arylkationen (d.h. positiv geladene Teilchen, die sich
formal von Benzolderivaten ableiten) belegen in beiden
Fällen Schlüsselpositionen. So wird die „Deaminierung“ von
DNA-Basenpaaren und die Abreaktion von dadurch gebildeten
Arylkationen schon seit langem als wichtiger Mechanismus der
Krebsentstehung diskutiert. Neben einem besseren Verständnis
der grundlegenden Prozesse dieser Bereiche erhoffen sich
Winkler und Sander interessante Impulse für andere
(besonders materialwissenschaftlich orientierte) Bereiche,
z. B. für ein besseres Verständnis der plasmagestützten
Erzeugung von Silicium-Carbid-Oberflächen aus
siliciumorganischen Verbindungen. Sie verläuft mit großer
Wahrscheinlichkeit über Silylkationen, die bisher ebenfalls
keiner direkten Untersuchung zugänglich waren.

Weitere Informationen

Dipl. Chem. Michael Winkler, Ruhr-Universität Bochum,
Fakultät für Chemie, Arbeitskreis Sander, Lehrstuhl für
Organische Chemie II, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-27884,
Email: micha@xenon.orch.ruhr-uni-bochum.de

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Mit freundlichen Gruessen

Dr. Josef Koenig
RUB - Ruhr-Universitaet Bochum
- Pressestelle -
44780 Bochum
Tel: + 49 234 32-22830, -23930
Fax: + 49 234 32-14136
Josef.Koenig@ruhr-uni-bochum.de

Schauen Sie doch bei uns mal rein:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/pressestelle

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