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Neue Verbindungsklasse entdeckt Positiver Fund: Erstmals kationische Metall-Oxo-Cluster hergestellt

Quelle: Pressemitteilung

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In der Chemie der Metall-Sauerstoff-Verbindungen gibt es eine neue Klasse: Forscher der Jacobs University Bremen haben statt der normalerweise negativ geladenen Metall-Sauerstoff-Käfigmoleküle erstmals zwei positiv geladene Varianten hergestellt. Diese könnten z. B. als Wirkstoffträger für die Medizin relevant sein.

Strukturelle Darstellung des neuen kationischen Palladium-Oxo-Clusters
Strukturelle Darstellung des neuen kationischen Palladium-Oxo-Clusters
(Bild: Jacobs University)

Bremen – Die Edelmetall-Oxo Chemie ist ein Teilgebiet der Chemie, das sich mit Metall-Sauerstoff-Clustern beschäftigt. Diese Verbindungen sind anionisch, also negativ geladen. Sie kommen in der Natur beispielsweise bei der Photosynthese in Pflanzen vor oder können in biochemischen Reaktoren als Katalysator eingesetzt werden.

Ein Pionier auf dem Forschungsgebiet der anionischen Metall-Oxo Cluster ist Dr. Ulrich Kortz, Professor für Chemie an der Jacobs University Bremen. Er beschäftigt sich schon lange mit den Polyoxometalaten (POMs), wie anionische Metall-Oxo-Cluster auch genannt werden. Seine Arbeitsgruppe entdeckte im Jahr 2008 die Unterklasse der Polyoxopalladate (POPs) und entwickelt sie seitdem kontinuierlich weiter.

Die ersten kationischen Palladium-Oxo-Cluster

Inzwischen wurde eine Vielzahl dieser strukturell und funktionell interessanten Verbindungen publiziert. Sie sind in erster Linie anionisch, doch 2020 entwickelte Dr. Saurav Bhattacharya, aus Kortz‘ Arbeitsgruppe erstmals eine Reihe von neutralen POP-Spezies, was seinerzeit ein Durchbruch war. Nun haben die Bremer Forscher sogar zwei kationische Palladium-Oxo-Clustern (POCs) entdeckt. Erstmals berichtet die Gruppe um Kortz nun also über positiv geladene Metall-Oxo-Cluster.

„Das ist ein Höhepunkt in unserer Forschung. Durch den Einbau der Seltenen Erdelemente Cerium oder Thorium neben Palladium konnten wir die ersten kationischen POCs herstellen. Dies erlaubt es nun, deren Interaktionen mit anderen anionischen Spezies zu untersuchen. Damit stoßen wir in ganz neue Forschungsbereiche vor“, sagt Kortz.

Molekül wie eine Matroschka-Puppe

Die neuen Materialien verfügen über eine Reihe von potenziell interessanten Eigenschaften. So können biomedizinische Studien durchgeführt werden, in denen die supramolekulare Wirt-Gast-Chemie eine wichtige Rolle spielt. Ziel ist es beispielsweise, medizinisch wirksame Stoffe gezielt in den Körper zu transportieren. Mögliche Anwendungen könnten auch im Bereich der Reduktion von Kohlendioxid und der industriellen Katalyse liegen.

Von ihrer Molekülstruktur sind die kationischen Palladium-Oxo-Cluster aufgebaut wie eine Matroschka-Puppe. Der Kern besteht aus einer 6-Palladium(II)-Oxo-Einheit, die von acht Cerium(IV)- bzw. Thorium(IV)-Ionen umgeben wird. Diese Anordnung wird weiterhin von 16 Dimethylarsinat-Gruppen und acht Wassermolekülen verkappt, resultierend in der Formel [Pd6O12M8{(CH3)2AsO2}16(H2O)8]4+ (M = Ce, Th).

Originalpublikation: S. Bhattacharya, A. Barba-Bon, T. A. Zewdie, A. B. Müller, T. Nisar, A. Chmielnicka, I. A. Rutkowska, C. J. Schürmann, V. Wagner, N. Kuhnert, P. J. Kulesza, W. M. Nau, U. Kortz: Discrete, Cationic Palladium(II)-Oxo Clusters via f-Metal Ion Incorporation and their Macrocyclic Host- Interactions with Sulfonatocalixarenes, Angew. Chem. Int. Ed. 2022; DOI: 10.1002/anie.202203114

(ID:48398002)

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