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Neue zweidimensionale Strategie  Chemiker auf der Jagd nach „Zufallstreffern“ 

| Redakteur: Nadine Oesterwind

„Zufallstreffer“ systematisch generieren und unerwartete Reaktionen entdecken: Das ermöglicht jetzt die neue Strategie eines Forschungsteams der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU). Die zweidimensionale Strategie findet neue Katalysator-Substrat-Interaktionen und führt zur Entdeckung unerwarteter Reaktivität.

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Die Chemiker führen ein Screening einer Vielzahl an Substraten in Gegenwart eines Photokatalysators durch, mit dem chemische Reaktionen durch Licht ausgelöst und gesteuert werden.
Die Chemiker führen ein Screening einer Vielzahl an Substraten in Gegenwart eines Photokatalysators durch, mit dem chemische Reaktionen durch Licht ausgelöst und gesteuert werden.
(Bild: Felix Strieth-Kalthoff)

Münster – Das Chemiker-Team aus Münster entwickelt eine neue  zweidimensionale Strategie. Die neuen Katalysator-Substrat-Interaktionen und das Aufzeigen unerwarteter Reaktivität führen zu einem besseren Verständnis der Materie. Dabei setzen die Wissenschaftler auf zwei aufeinander folgende Screening-Schritte. 

Im ersten Schritt untersuchen Chemiker, ob ein mögliches Substrat überhaupt mit dem Katalysator interagiert. Neu bei dieser Strategie ist der zweiten Screening-Schritt. Dieser untersucht, ob in Gegenwart eines Reaktionspartners und des Katalysators tatsächlich eine Reaktion stattfindet. Somit werden durch die Kombination zweier Screening-Schritte erstmals beide Partner einer neuen Reaktion identifiziert, die hierbei zu einem neuen Produkt reagieren.

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Unerwartete Entdeckung

Die Autoren konnten auf diese Art drei neue, bis dahin nicht bekannte Reaktionen entdecken und weiterentwickeln. Eine dieser Reaktionen ist eine lichtvermittelte sogenannte Cycloaddition. Hierbei werden einfache, flache Moleküle, die Benzothiophene, in komplexe, dreidimensionale Strukturen überführt. 

Um dem auf den Grund zu gehen, kontaktierten die Wissenschaftler Prof. Dr. Dirk Guldi von der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, der mit seiner Gruppe als weltweit führender Experte für die Untersuchung photochemischer Prozesse gilt. Mithilfe von Messungen in Form von Ultrakurzzeit-Spektroskopie konnte das Team, gemeinsam mit Kollegen vom Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung in Leipzig, Licht ins Dunkel bringen. 

Die Chemiker verwendeten extrem kurze Laserpulse, um die Einzelschritte der Reaktion gezielt zu beobachten und zu untersuchen. „Wir können die zugrunde liegenden molekularen Prozesse des Triplett-Triplett-Energietransfers, also des zentralen Aktivierungsschritts, jetzt wesentlich besser erklären“, betont Guldi. „Das bessere Verständnis erlaubt schließlich die Entwicklung neuer Prozesse und Katalysatoren.“

Tieferes Verständnis für die Materie 

Dieses Beispiel zeigt, dass die Ergebnisse eines solchen Screening-Ansatzes nicht nur neue Reaktionen hervorbringen, sondern darüber hinaus auch zu einem tieferen Verständnis der Materie beitragen können. „Wir sind davon überzeugt, dass diese Strategie auch in anderen Gebieten der Katalyse und darüber hinaus Anwendung finden kann“, betont Prof. Dr. Frank Glorius vom Organisch-Chemischen Institut der WWU.

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So arbeitet das Team bereits mit Hochdruck an der Entwicklung neuer Screening-Verfahren, um neue Reaktionsklassen entdecken und verstehen zu können. Hierzu setzen die Wissenschaftler unter anderem neueste Computertechnologien ein. 

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