SFB 583

Der Sonderforschungsbereich 583: „Redoxaktive Metallkomplexe“ – Reaktivitätssteuerung durch molekulare Architekturen

Logo SFB 583Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hatte an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) einen Sonderforschungsbereich bewilligt, in dem Wissenschaftler aus Chemie und Physik daran arbeiten, elementare Reaktionen nachzuvollziehen und deren Ablauf und Ergebnisse zu beeinflussen. Der SFB 583 mit dem Titel „Redoxaktive Metallkomplexe – Reaktivitätssteuerung durch molekulare Architekturen“ startete zum 1. Juli 2001 und lief nach zwei Förderperioden 2012 aus. An den Forschungen beteiligten sich die Lehrstühle für Anorganische, Organische, Physikalische und Theoretische Chemie sowie Experimentalphysik. Als Sprecher des SFB 583 amtierte Prof. Dr. Karsten Meyer (Lehrstuhl für Anorganische und Allgemeine Chemie). Stellvertreter des Sprechers war Prof. i. R. Dr. Dr. h.c. Rudi van Eldik (Lehrstuhl für Anorganische und Analytische Chemie).

Aktive Zentren von natürlichen Katalysatoren

Redoxreaktionen sind ein universeller Typ chemischer Reaktionen. Auch das menschliche Leben von der Zeugung bis zum Tod läßt sich als eine ununterbrochene Abfolge von Redoxprozessen auf molekularer Ebene begreifen. Atmen, Denken, Wachsen und Vergehen, alles ist mit Redoxreaktionen verknüpft. Dabei werden Elektronen übertragen, d.h., die einen Moleküle werden reduziert, die anderen gleichzeitig oxidiert. Aktives Zentrum der meisten dieser Reaktionen sind Metallverbindungen mit einem komplexen räumlichen und funktionellen Aufbau. Für die natürlichen Kreisläufe der Elemente und die Aufrechterhaltung aller Lebensvorgänge sind solche „redoxaktiven“ Metallkomplexe als Bestandteil von Enzymen unverzichtbar. Beispiel dafür sind die biologische Stickstoff-Fixierung und die Photosynthese. Diese beiden Naturprozesse sind die Grundlage allen Lebens auf der Erde. Sie werden durch Enzyme katalysiert, deren aktive Zentren Metallkomplexe sind.

Enzyme benötigen große Proteinmoleküle, um die redoxaktiven Metallkomplexe zu umhüllen und wirksam werden zu lassen. Chemiker und Chemikerinnen können die Reaktivität durch die Wahl geeigneter Liganden – kleiner Moleküle oder Ionen – steuern. Durch den Aufbau besonderer Strukturen können sie Komplexe schöpferisch entwickeln, die ihre katalytische Wirksamkeit auch ohne Proteinhülle entfalten. Solche Katalysatoren könnten es ermöglichen, Ammoniak, das für den Aufbau von Eiweißstrukturen benötigt wird, aus reaktionsträgem Luftstickstoff zu erzeugen, ohne dass außergewöhnliche Druckverhältnisse oder Temperaturen nötig sind. Bisher ist es ebensowenig gelungen, diese Reaktion ohne biologische Enzyme im Reagenzglas ablaufen zu lassen, wie Wasser mit Hilfe von Sonnenlicht in elementaren Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten und für die Synthese von Kohlehydraten aus Kohlendioxid zu nutzen. Im Sonderforschungsbereich 583 sollen die Baupläne der Natur nicht nachgeahmt werden; stattdessen wird versucht, neue Strukturen zu finden, die denselben Zweck erfüllen.

Mitglieder des SFB 583:

Prof. Dr. Karsten Meyer

Department Chemie und Pharmazie
Lehrstuhl für Anorganische und Allgemeine Chemie (Prof. Dr. Meyer)

Prof. Dr. Rudi van Eldik

Department Chemie und Pharmazie
Lehrstuhl für Anorganische und Metallorganische Chemie