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Chemische Synthese: Ein Käfig als Katalysator

Aus Metallatomen und organischen Molekülen lassen sich käfigartige Gerüststrukturen bauen. Diese Metal-Organic Frameworks finden nun in der asymmetrischen Katalyse eine neue Anwendung: Wenn man eine Substanz im Käfig fixiert, kann sie räumlich spezifisch reagieren.
Ein Käfig als Katalysator
Vor zwölf Jahren berichtete eine amerikanische Forschergruppe über eine neue Klasse molekularer Gerüststrukturen: Metal-Organic Frameworks, kurz MOFs. Dabei bilden Metallatome oder Metallcluster jeweils die Ecken einer Art Käfig, die über organische Moleküle, so genannte Linker, miteinander verbunden sind. Seitdem untersuchen Arbeitsgruppen auf der ganzen Welt die kubischen Gerüste. Diese erinnern in ihrem Aufbau an Zeolithe: Das sind anorganische Gerüstmaterialien, die zum Beispiel zur Wasserenthärtung und zum Cracken von Erdöl dienen. Der Trick dabei ist, dass sich Atome oder Moleküle leicht in diesem feinen Netzwerk "verfangen" und festgehalten werden können. Zur Wasserenthärtung fischt man so bestimmte Ionen aus dem Wasser heraus; bei der Erdölraffination werden unerwünschte Nebenprodukte abgetrennt.

Lange Zeit suchten die Forscher daher für die MOFs nach ähnlichen Anwendungen. Tatsächlich sind sie heute zum Beispiel als Gasspeicher oder molekulare Siebe in der Chromatografie begehrt, denn wegen ihrer großen Oberfläche können die MOFs auf engstem Raum unzählige Moleküle beherbergen.

Nun zeichnet sich eine noch aufregendere Verwendungsmöglichkeit des porösen Materials ab: Marco Ranocchiari vom Paul Scherrer Institut in der Schweiz zeigte mit seinen Kollegen, dass sich bestimmte MOFs zur "enantioselektiven Katalyse" einsetzen lassen...

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