Die Natur ist voller Farben: die Blätter von Pflanzen sind grün, Blut ist rot, Rote Beete oder Rotkohl tief violett. Zugrunde liegt all diesen Farbstoffen eine chemisch ähnliche Struktur aus ringförmigen Molekülen, dehn so genannten Heterozyklen. Jetzt haben Chemiker eine völlig neue Klasse von fluoreszierenden Farbstoffen entdeckt, die ebenfalls zu diesen heterozyklischen Naturstoffen gehören.
„Chemisch betrachtet haben all diese Farbstoffe eines gemeinsam: es sind meistens so genannte Heterozyklen", erklärt Rainer Beckert, Professor für Organische Chemie an der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Diese ringförmigen Strukturen enthalten neben dem Grundbaustein Kohlenstoff weitere chemische Elemente, wie zum Beispiel Stickstoff, Sauerstoff oder Schwefel. Doch nicht nur die natürlichen Farbstoffe zählen zu dieser überaus vielfältigen Klasse chemischer Substanzen. „In der belebten Natur kommt ihnen geradezu eine Schlüsselrolle zu", so Beckert. So gehörten wichtige Bausteine der Erbsubstanz DNA oder Zuckermoleküle aber auch eine Reihe von medizinischen Wirkstoffen wie beispielsweise Morphin-Alkaloide zur Klasse der Heterozyklen.
Zufallsfund
Beckert und seiner Arbeitsgruppe ist es nun gelungen, die Heterozyklen um eine völlig neue Gruppe zu erweitern. Die Jenaer Chemiker haben erstmals eine neue Klasse von fluoreszierenden Farbstoffen – so genannte „Oligopyrazine" – synthetisiert. Dabei war die Entdeckung der Oligopyrazine eher ein Zufall, wie Beckert heute schmunzelnd zugibt. Der Chemiker von der Universität Jena erforscht heterozyklische Naturstoffe bereits seit vielen Jahren. Sein Ziel ist es, diese Verbindungen besser zu verstehen und ausgewählte Strukturen für gezielte Anwendungen maßzuschneidern. Vor allem funktionelle Farbstoffe, mit deren Hilfe sich Solarenergie in Strom umwandeln lässt, stehen im Mittelpunkt der aktuellen Forschungen in Beckerts Labor.
Bei der Synthese eines solchen funktionellen Farbstoffes fiel Doktorandin Frances Stöckner eines Tages ein rot fluoreszierendes Nebenprodukt auf. „Anfangs schenkten wir dem kaum Beachtung", erinnert sich Beckert. Doch als das Nebenprodukt jedes Mal wieder auftauchte, analysierten es die Jenaer Chemiker genauer. "Da erst merkten wir, was wir entdeckt hatten", so Beckert.
Anwendungen in Computertechnik
Die neuen Farbstoffe könnten, auf Grund ihrer chemischen Eigenschaften, beispielsweise in der Halbleitertechnik als Transistoren eingesetzt werden. „Doch bis dahin ist noch einiges an Entwicklungsarbeit zu leisten", schätzt Prof. Beckert ein. Als sie ihre Erfindung kürzlich beim Deutschen Patent- und Markenamt in München anmeldeten, bescherten Beckert und sein Team der Jenaer Universität zugleich ein beachtliches Jubiläum: sie hatten das 333. Patent seit der Wende angemeldet.
(Universität Jena, 27.09.2006 – NPO)
