Nobelpreis für Chemie

Nobelpreis für Kohlenstoff-Konstrukteure

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Von den Erkenntnissen der Chemiker aus Japan und den USA profitieren insbesondere Pharmazeutik und Medizin

Stockholm. Bausteine aufeinander zu türmen ist leicht - auch in der Chemie. Dies so zu tun, dass ein Gebilde exakt nach Plan entsteht, ist um ein Vielfaches schwieriger. Für diese Kunst sind der US-Amerikaner Richard Heck und die Japaner Ei-ichi Negishi und Akira Suzuki gestern mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet worden.

Konkret erhielten die Chemiker die Ehrung für die palladiumkatalysierte Kreuzkupplung in organischen Synthesen. Dabei geht es darum, Kohlenstoffatome gezielt zu verbinden. "Mit dieser Methode kann man eine Vielzahl von stabilen Molekülen herstellen, die insbesondere für Medikamente verwendet werden können", sagt Gerrit Luinstra, Professor für Makromolekulare Chemie an der Universität Hamburg.

Die Kohlenstoffchemie ist die Basis allen Lebens. Auch viele faszinierende Naturphänomene gehen auf sie zurück: zum Beispiel die Farben von Blumen, das Gift von Schlangen und Bakterien tötende Substanzen wie das Penizillin.

Mit Organischer Chemie den Prozessen in Lebewesen nachzueifern, hat die Produktion unzähliger neuer Substanzen möglich gemacht. Eine hohe Klippe dabei war es, einzelne Kohlenstoffatome zu komplexen Molekülgerüsten zusammenzubauen. Denn die Kohlenstoffatome sind sehr stabil und reagieren nicht so leicht miteinander.

Möglichkeiten, dies zu ändern, entwickelten die nun geehrten Preisträger. Dabei nutzten sie Palladium als Katalysator. Das Prinzip: "Ein Palladium-Atom bindet zwei Kohlenstoff-Atome an sich, verbindet sie und gibt die Atome wieder frei. Diesen Vorgang wiederholt es so lange, bis das Molekül fertig ist. Den ganzen Prozess steuert ein sogenannter Ligand, der das Palladium-Atom festhält", erläutert Gerrit Luinstra. "Es gibt zu dieser Methode keine Alternative, deshalb ist sie so bedeutend", sagt er.

Der US-Chemiker Richard Heck entwickelte vor rund 40 Jahren die Basismethode, Ei-ichi Negishi und Akira Suzuki wichtige Verbesserungen. Durch die von ihnen erforschten Reaktionsmechanismen könnten fast alle existierenden organischen Moleküle nachgebaut werden. Kreuzkupplungen werden heute in den verschiedensten Bereichen angewendet. Möglich wurde so zum Beispiel die Herstellung einer Substanz namens Discodermolid, die in der Natur nur in einem Schwamm im Karibischen Meer vorkommt. In Laborversuchen zeigte sich, dass das Molekül das Wachstum von Krebszellen hemmt - ohne die Möglichkeit aber, es in großen Mengen künstlich nachzubauen, hätten die Forscher niemals weiter intensiv experimentieren können. Mittlerweile laufen erste Testreihen mit Krebspatienten.

Aus dem Palladium-Baukasten sind bereits Mittel gegen Asthma und Bluthochdruck auf dem Markt. Zudem werde das Metall inzwischen auch dazu genutzt, Sauerstoff- und Stickstoffatome an Kohlenstoffgerüste anzuhängen, erläutert Herbert Plenio von der TU Darmstadt. Das ohnehin breite Anwendungsfeld entwickelt sich also rasant weiter.