Bilder: Iakovos Saridakis/Giovanni Di Mauro
LABOR
Die Synthese von diesen dreigliedrigen Ringen (Cyclopropane) ist häufig mit dem Einsatz von gefährlichen oder teuren Reagenzien verknüpft.
Helfer bei Synthesen neuer Verbindungen
Wenn lange Verkanntes nützlich wird Der Nachweis der nicht-klassischen Carbokationen beendete einen jahrzehntelangen Streit in der Chemie über die Existenz dieser ungewöhnlichen chemischen Verbindungen. Durch ihre Kurzlebigkeit war die Erforschung dieser aussergewöhnlichen Moleküle lange Zeit eingeschränkt. Forschende stellten nun einen neuen Syntheseweg vor, wie über die Synthese nichtklassischer Carbokationen dreigliedrige Kohlenstoffringe gewonnen werden können.
Die Faszination für geometrische Formen und Muster stellt ein Bindeglied zwischen den Naturwissenschaften und den bildenden Künsten dar. Schon den aperiodischen Parkettierungen, welche bereits spätmittelalterliche persische Schreine prägten und 500 Jahre später unabhängig von Penrose mathematisch beschrieben wurden, fehlten die konventionellen Eigenschaften. Diese aperiodischen Muster wurden aber auch in Kristallen – daraufhin als «Quasi-Kristalle» bezeichnet – beobachtet, deren Existenz jedoch lange vehement angezweifelt wurde und deren Entdeckung erst 2011 mit dem Nobelpreis für Chemie gewürdigt wurde.
Kurzlebig und reaktiv Den Entdeckern der «nicht-klassischen Carbokationen» erging es nicht besser: 18
Die Mitte des 20. Jahrhunderts in der organischen Chemie beobachteten Reaktionen liessen sich nicht mit klassischen Strukturformeln vereinbaren. Notgedrungen schlugen die Studienautoren symmetrische Strukturen vor, die mit den klassischen Gesetzen der organischen Chemie unvereinbar sind. Es folgte Spott und Hohn von kritischen Kollegen, doch 60 Jahre später gelang der Nachweis der nicht-klassischen Carbokationen mit der Isolierung des Intermediates (Zwischenproduktes) endgültig. «Diese aussergewöhnlichen Strukturen sind leider auch sehr kurzlebig und reaktiv», sagt Nuno Maulide vom Institut für Organische Chemie. Daher habe die Beweisfindung so lange gedauert. «Diese Eigenschaften machen Reaktionen, in denen nicht-klassische Kationen vorkommen, zudem auch schwer kontrollierbar.»
Nicht-klassische Carbokationen als Zwischenprodukte von mehrstufigen Reaktionen waren bisher kaum brauchbar: «In den meisten Studien, in denen diese unkonventionellen Intermediate beobachtet worden sind, zerfielen die nicht-klassische Strukturen zu einer Vielzahl untrennbarer Produkte – ein Alptraum in der Synthesechemie», so Maulide, Österreichs Wissenschafter des Jahres 2018.
Zwischenprodukt erleichtert Synthese In der aktuellen Studie wurde von den Forschern Bedingungen gefunden, in denen simple chemische Startmaterialien über ein nicht-klassisches Carbokation selektiv (das heisst: als einziger Reaktionsweg) zu dreigliedrigen Ringen umgewandelt werden können. 10/2020
