Berylliumchemie

• Antragsteller: Dr. Magnus Richard Buchner
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 423439041

Aufgrund der vermeintlichen Toxizität von Beryllium und dessen Verbindungen ist dessen Chemie deutlich unterentwickelt. Das Hauptziel dieses Projektes ist daher, das Verständnis über Berylliumchemie deutlich auszubauen.Beryllium-Elementbindungen besitzen wegen der hohen Elektronegativität des Berylliums einen, im Vergleich zu anderen Metallen, sehr hohen Kovalenzanteil. In Kombination mit dem Fehlen von d-Orbitalen ergibt sich daraus eine außergewöhnliche elektronische Konfiguration, weshalb Berylliumverbindungen in vielen Lehrbüchern zur Veranschaulichung von Bindungssituationen und -modellen herangezogen werden. Jedoch ist tatsächlich sehr wenig über Beryllium-Elementbindungen bekannt. Daher wird die Struktur, Stabilität und Reaktivität von berylliumorganischen Verbindungen und von Berylliumkomplexen mit Lewis-Basen im Festkörper und in Lösung untersucht werden. Dies wird zu einem umfassenderen Verständnis über die Struktur-Eigenschaftsbeziehung von Berylliumverbindungen beitragen.Durch die spektroskopische Untersuchung von dynamischen Ligandenaustauschprozessen an den synthetisierten Berylliumkomplexen soll ein umfassendes Verständnis über den zugrundeliegenden Mechanismus, sowie die elektronischen und sterischen Einflüsse auf den Ligandenaustausch in Lösung erhalten werden. Dies wird als essenziell erachtet, um zum einen die Reaktivität besser abschätzen und gerichtet einsetzen zu können, und zum anderen, um die Berylliumkoordinationschemie im menschlichen Körper und damit dessen "Toxizität" besser zu verstehen.Die Lewis-Azidität von Berylliumverbindungen soll ausführlich untersucht werden. Die extrem hohe Ladungsdichte am Berylliumatom verspricht hier eine hohe Aktivität bei der Aktivierung kleiner Moleküle mit polarisierten Bindungen. Unter Ausnutzung der relativ hohen Stabilität der Be C Bindung sollen zudem N-Be- und P-Be-Chelatliganden synthetisiert werden. Durch die Kombination von elektronendonierenden und –akzeptierenden Bindungsstellen wird erhofft elektronenreiche Hauptgruppenelement- und Übergangsmetallverbindungen zu stabilisieren.Da bislang unklar ist, wie Berylliumspezies im Körper transportiert und gebunden werden, sollen Berylliumkomplexe von Aminosäuren, Zuckern und Phosphorsäureestern untersucht werden. Anschließend werden die Koordinationseigenschaften von gezielt synthetisierten Oligopeptiden untersucht, um Erkenntnisse über die spezifische Bindung in Proteinen zu gewinnen. Dies verspricht ein besseres Verständnis von metallinduzierten Immunreaktionen, welche bisher schlecht verstanden sind, jedoch bei aluminiumbasierten Adjuvantien in Impfungen eine tragende Rolle spielen. Schlussendlich werden die gewonnenen Einsichten genutzt werden, um berylliumselektive Liganden zu synthetisieren, welche in der Chelattherapie oder der Abwasserbehandlung eingesetzt werden können.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Großgeräte: In situ IR-Spektrometer
• Gerätegruppe: 1820 Nah-Infrarot-Spektralphotometer