Auszeichnung Nobelpreis für die Architekten der modernen Chemie
Von Medikamenten bis hin zu Elektronik: Der Nobelpreis ehrt zwei Japaner und einen US-Wissenschaftler für ihre Forschung an den Grundbausteinen der organischen Chemie.
Sie entwickelten eines der stärksten Werkzeuge mit denen Chemiker heute arbeiten und unseren Alltag revolutioniert haben. Die Japaner Ei-ichi Negishi und Akira Suzuki erhalten gemeinsam mit dem US-Forscher Richard F. Heck den Chemienobelpreis 2010. Ohne die Arbeit der drei Wissenschaftler wären moderne Medikamente und technische Materialien in der Elektronikindustrie heute nicht mehr denkbar.
Negishi, Suzuki und Heck entwickelten die sogenannte palladiumkatalysierte Kreuzkupplung in organischen Synthesen. Hinter dem sperrigen Begriff verbirgt sich eine Methode, mit der Kohlenstoffmoleküle stabil miteinander verbunden werden können. Nur dadurch wurde es möglich, organische Stoffe künstlich herzustellen. Die Forscher hätten praktisch Hammer und Nagel der Kohlenstoffchemie erfunden, sagte Alois Fürstner vom Max-Planck-Institut für Kohlenforschung der Nachrichtenagentur dpa. "Was sie damit an die Wand hängen, entscheidet dann die Industrie."
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Nobelpreise
© Chris Jackson/Getty Images
Alle Hintergründe zu den diesjährig Geehrten auf ZEIT ONLINE (bitte klicken Sie auf das Bild)
Der Preis ehrt die Grundlagenforschung in der organischen Chemie. Die Kohlenstoffchemie ist die Basis allen Lebens auf unserem Planeten. Sie färbt Blumenblüten, setzt das Gift von Schlangen zusammen und ermöglichte es, dass der Mensch dank Penicillin Bakterien in seinem Körper bekämpfen kann. Chemiker nutzen Kohlenstoffverbindungen seit Jahrzehnten um ganz neue Moleküle im Labor zu basteln – mit den Grundbausteinen aus der Natur.
Allerdings ist es knifflig, stabile Kohlenstoffatome miteinander zu verbinden. Anfangs entstanden in den Reagenzgläsern der Chemiker nur sehr einfache Moleküle. Bis es den diesjährigen Nobelpreisträgern gelang, dieses Problem mit ihrer palladiumkatalysierten Kreuzkupplung zu lösen. Alle drei entwickelten Reaktionen, die nach ihnen benannt worden sind. Die Heck-Reaktion wird etwa genutzt, um Sonnencreme herzustellen. Dank der Suzuki-Kupplung kombiniert die chemische Industrie Kohlenstoffatome zu flüssigen Kristallen. Die werden vor allem in Computerbildschirmen und Leuchtdioden verbaut.
Alle Reaktionen haben eins gemeinsam: Sie nutzen das Element Palladium, um Kohlenstoffatome wie Legosteine zusammenzufügen. So treffen sich die ansonsten reaktionsträgen Kohlenstoffatome auf einem Palladiumatom. Dieses Nachbarschaftsverhältnis bringt die Chemie zwischen den Kohlenstoffatomen erst in Gang. Die Reaktion wird beschleunigt, oder wie der Chemiker es nennt: katalysiert.
- Organische Chemie
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Die Organische Chemie ist heute mehr als eine Wissenschaft – sie ist eine Kunst. Die Forscher bilden die Schönheit der Natur im Reagenzglas nach und erweitern sie, um gezielt neue Eigenschaften zu schaffen oder diese hervorzuheben.
Das wichtigste und am häufigsten anzutreffende Element in dieser Disziplin ist der Kohlenstoff. Er ist der Grundbaustein allen Lebens – und kommt in allen Tieren und Pflanzen vor. Mit Kohlenstoff können Chemiker ähnlich wie mit Legoteilen stabile Moleküle zusammenbasteln, um etwa neue pharmazeutische Wirkstoffe und Materialien zu erzeugen.
- Entdeckung
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Für die organischen Chemiker ist es heute ganz normal, einzelne Kohlenstoffatome zu mehr oder weniger komplexen Molekülen zu verknüpfen. Das haben sie vor allem dem Amerikaner Richard F. Heck und den Japanern Ei-Ichi Negishi und Akira Suzuki zu verdanken – die für ihre Grundlagenforschung den Chemienobelpreis des Jahres 2010 erhalten. Auch der Japaner Tsutomu Mizoroki war an der Forschung beteiligt. Da er bereits verstorben ist, kann er nicht mit einem Nobelpreis ausgezeichnet werden.
Kohlenstoff ist ein verbindungsträger Gefährte und geht neue Bindungen nur dann ein, wenn ihm die Rahmenbedingungen passen. Bei ihren ersten Experimenten versuchten Wissenschaftler daher, das Element reaktiver zu machen. Die Methode funktionierte, um einfache Moleküle zu basteln, scheiterte aber bei der Erzeugung komplexer Strukturen: Zu viele Nebenprodukte verunreinigten das Gemisch.
Die diesjährigen Laureaten konnten das Problem lösen und ergänzten die Organische Chemie um ein präzises Werkzeug. Mit Hilfe von Palladium verkuppelten sie die scheuen Kohlenstoffatome miteinander. Sowohl in der Heck-Reaktion, als auch in der Negishi- und Suzuki-Reaktion treffen Kohlenstoff und Palladium aufeinander. Durch die Nähe der beiden Elemente wird die Reaktion ausgelöst.
- Anwendung
Forscher auf der ganzen Welt verkuppeln heute Kohlenstoffatome mit Hilfe des Beschleunigers Palladium. Die Reaktion wird auch angewendet, um kommerzielle Produkte herzustellen, wie Kunststoffe oder Arzneimittel.
In der Elektroindustrie arbeiten Chemiker und Ingenieure an Substanzen, die Licht ausstrahlen. Landwirte warten auf ein neues Mittel, das ihre Pflanzen auf dem Feld schützt und Mediziner suchen nach einem Heilmittel gegen Krebs.
Als Vorbild für ihre Forschung dient den Wissenschaftlern die Natur, etwa der Meeresschwamm Discodermia disoluta. Er kann sich gegen Feinde verteidigen, indem er ein Gift aussondert. Als Bestandteil von Medikamenten können die Moleküle aus dem Gift entzündungshemmend wirken und Viren abtöten. Eine Substanz aus dem Gift des Schwammes soll in Zukunft gar in der Chemotherapie gegen Krebs helfen. Zumindest im Reagenzglas hinderte der Stoff Tumorzellen daran, zu wachsen.
Heute ist die Methode der drei Wissenschaftler Alltag. Der 79-jährige Heck von der Universität von Delaware und der 80-jährige Suzuki von der japanischen Hokkaido-Uni sind bereits emeritiert. Zusammen mit dem 75-jährigen Negishi von der amerikanischen Purdue-Universität blicken sie auf eine lange Karriere zurück.
Einige Leute haben da schon vorher etwas gemurmelt
Ei-ichi Negishi, Chemienobelpreisträger 2010
Negishi gab sich bescheiden, kurz nachdem er von der Ehrung erfahren hatte: "Ich habe bewusst keine Patente auf meine Entdeckungen angemeldet. Es sollen sich möglichst viele Menschen frei fühlen, nach sinnvollen Anwendungen dieser Forschungsergebnisse zu suchen." Das Nobelkomitee rief ihn um fünf Uhr morgens in West Lafayette im US-Bundesstaat Indiana an. Überrascht war Negishi nicht: "Einige Leute haben da schon vorher etwas gemurmelt." Extrem glücklich und stolz sei er dennoch. Seinen Anteil des Preisgeldes in Höhe von insgesamt rund einer Million Euro wolle er in die Forschung stecken.
Lesen Sie hier den Werdegang der drei Preisträger .
- Datum 06.10.2010 - 12:15 Uhr
- Quelle ZEIT ONLINE
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In meiner Ausbildung zum Diplomchemiker wurden diese Reaktionen stets als Kupplungen bezeichnet. Kopplungen gibt es zwar auch, jedoch zwischen NMR-aktiven Kernen - und dabei handelt es sich um einen Begriff der Spektroskopie.
Lieber Leser,
vielen Dank für den Hinweis. Sie als Diplomchemiker sollten es wissen.
Ein Gegencheck unsererseits hat auch den verbreiteten Begriff der palladiumkatalysierten Kreuzkupplung hervorgebracht.
Wir haben es geändert.
Grüße aus der Redaktion
Lieber Leser,
vielen Dank für den Hinweis. Sie als Diplomchemiker sollten es wissen.
Ein Gegencheck unsererseits hat auch den verbreiteten Begriff der palladiumkatalysierten Kreuzkupplung hervorgebracht.
Wir haben es geändert.
Grüße aus der Redaktion
Lieber Leser,
vielen Dank für den Hinweis. Sie als Diplomchemiker sollten es wissen.
Ein Gegencheck unsererseits hat auch den verbreiteten Begriff der palladiumkatalysierten Kreuzkupplung hervorgebracht.
Wir haben es geändert.
Grüße aus der Redaktion
Wir Chemiker könnten sicher noch einige Anmerkungen machen, aber wie sollte es auch anders sein, wenn zugegebenermaßen schwierige Zusammenhänge einer nicht chemisch ausgebildeten Öffentlichkeit nahegebracht werden sollen. Dafür ist der Artikel doch ganz ordentlich gelungen. Die zu recht Geehrten haben zum Beispiel ganz sicher nicht DEN Hammer und DEN Nagel der organischen Chemie gefunden. "Nur" jeweils einen Wichtigen unter Vielen. Zum Knüpfen von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen gibt es längst hunderte von "Namensreaktionen", die alle mehr oder weniger wichtig sind. Und es sind schon vor vielen Jahren auch Deutsche für "Hämmer" und "Nägel" der organischen Chemie ausgezeichnet worden, so 1950 Otto Diels oder 1979 Georg Wittig.
Wir Chemiker könnten sicher noch einige Anmerkungen machen, aber wie sollte es auch anders sein, wenn zugegebenermaßen schwierige Zusammenhänge einer nicht chemisch ausgebildeten Öffentlichkeit nahegebracht werden sollen. Dafür ist der Artikel doch ganz ordentlich gelungen. Die zu recht Geehrten haben zum Beispiel ganz sicher nicht DEN Hammer und DEN Nagel der organischen Chemie gefunden. "Nur" jeweils einen Wichtigen unter Vielen. Zum Knüpfen von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen gibt es längst hunderte von "Namensreaktionen", die alle mehr oder weniger wichtig sind. Und es sind schon vor vielen Jahren auch Deutsche für "Hämmer" und "Nägel" der organischen Chemie ausgezeichnet worden, so 1950 Otto Diels oder 1979 Georg Wittig.
daß der Nobelpreis mal wieder für eine Arbeit aus der synthetischen organischen Chemie verliehen wird. Unschön, dass die ZEIT-Wissenschafts(sic!)redaktion meint, ohne die von den diesjährigen Preisträgern gefundenen Reaktionen könne man kein Plastik herstellen...
Leute, die makromolekulare Chemie begann mit Hermann Staudinger (Nobelpreis 1953).
Lieber exsoeldner,
Wir haben die Passage, in der von der Herstellung von Plastik kurz die Rede war, entfernt.
Allerdings hieß es an der Stelle nicht, dass Plastik ohne die drei Nobelpreisträger niemals hätte entwickelt werden können.
Lediglich hatte ich Plastik als Beispiel für die großtechnische Herstellung von Kohlenstoffverbindungen genannt.
Grüße aus der Redaktion.
Lieber exsoeldner,
Wir haben die Passage, in der von der Herstellung von Plastik kurz die Rede war, entfernt.
Allerdings hieß es an der Stelle nicht, dass Plastik ohne die drei Nobelpreisträger niemals hätte entwickelt werden können.
Lediglich hatte ich Plastik als Beispiel für die großtechnische Herstellung von Kohlenstoffverbindungen genannt.
Grüße aus der Redaktion.
Lieber exsoeldner,
Wir haben die Passage, in der von der Herstellung von Plastik kurz die Rede war, entfernt.
Allerdings hieß es an der Stelle nicht, dass Plastik ohne die drei Nobelpreisträger niemals hätte entwickelt werden können.
Lediglich hatte ich Plastik als Beispiel für die großtechnische Herstellung von Kohlenstoffverbindungen genannt.
Grüße aus der Redaktion.
"Dank der Suzuki-Kupplung kombiniert die chemische Industrie Kohlenstoffatome zu flüssigen Kristallen. "
Richtiger wäre sicherlich, dass mit der Suzuki-Kupplung Verbindungen hergestellt werden, die dann Flüssigkristalle ausbilden.
warum Amerika die meisten Wirtschaftswissenschaftlichen Nobelpreisträger vorweisen kann und gleichzeitig so eine verdorbene Wirtschaft haben kann. Kann mir das vieleicht irgendjemand erklären?
Wir Chemiker könnten sicher noch einige Anmerkungen machen, aber wie sollte es auch anders sein, wenn zugegebenermaßen schwierige Zusammenhänge einer nicht chemisch ausgebildeten Öffentlichkeit nahegebracht werden sollen. Dafür ist der Artikel doch ganz ordentlich gelungen. Die zu recht Geehrten haben zum Beispiel ganz sicher nicht DEN Hammer und DEN Nagel der organischen Chemie gefunden. "Nur" jeweils einen Wichtigen unter Vielen. Zum Knüpfen von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen gibt es längst hunderte von "Namensreaktionen", die alle mehr oder weniger wichtig sind. Und es sind schon vor vielen Jahren auch Deutsche für "Hämmer" und "Nägel" der organischen Chemie ausgezeichnet worden, so 1950 Otto Diels oder 1979 Georg Wittig.
Liebe Redaktion,
im Artikel ist mehrfach die Rede von der Verknüpfung einzelner Kohlenstoff-Atome. Insbesondere im erklärenden Kasten heißt es "Für die organischen Chemiker ist es heute ganz normal, einzelne Kohlenstoffatome zu mehr oder weniger komplexen Molekülen zu verknüpfen."
Nein, auch organische Chemiker können (noch?) keine einzelnen Kohlenstoff-Atome verknüpfen! Auch die von den Herren Heck, Negishi und Suzuki entwickelten Synthesen gehen von Molekülen aus, deren Grundgerüst aus Kohlenstoff besteht.
Auch im zweiten Satz des Artikels ("Hinter dem sperrigen Begriff verbirgt sich eine Methode, mit der Kohlenstoffmoleküle stabil miteinander verbunden werden können.") sind sicherlich KohlenWASSERstoffmoleküle gemeint; Kohlenstoffmoleküle würden nur aus Kohlenstoff bestehen.
Viele Grüße
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