Fullerene & Organische Chemie: Eigenschaften, Forschung & Theorien

Fullerene: Eigenschaften und Forschung

Zu Beginn des 21. Jahrhunderts werden die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Fullerenen noch intensiv in der Grundlagenforschung und angewandten Forschung im Labor untersucht.

Medizinische Nutzung von Fullerenen

Im April 2003 begann die Untersuchung der potenziellen medizinischen Verwendung von Fullerenen, wobei spezifische Antibiotika in ihre Struktur eingebaut wurden, um resistente Bakterien und bestimmte Krebszellen wie Melanome gezielt anzugreifen.

Chemische Eigenschaften und Löslichkeit

Fullerene sind aufgrund der Stabilität ihrer graphtypischen Bindungen nicht sehr reaktiv und zudem sehr leicht in den meisten Lösungsmitteln löslich. Gängige Lösungsmittel für Fullerene sind Toluol und Schwefelkohlenstoff. Lösungen von reinem Buckminsterfulleren haben eine tiefviolette Farbe. Reines Buckminsterfulleren (C60) ist die einzige Fulleren-Allotropieform des Kohlenstoffs, die auf diese Weise gelöst werden kann.

Reaktivität, Superaromatizität und Supraleitung

Forscher konnten ihre Reaktivität erhöhen, indem sie aktive Gruppen an die Oberflächen von Fullerenen anfügten. Buckminsterfulleren besitzt keine 'Superaromatizität', d. h., die Elektronen in den hexagonalen Ringen können sich nicht über das gesamte Molekül delokalisieren. Eine weitere wichtige Eigenschaft ist, dass bestimmte Fulleren-Verbindungen (insbesondere K₃C₆₀) bei tiefen Temperaturen supraleitend sind.

Biologische Aktivität von Fulleren-Derivaten

Es wurde festgestellt, dass Fulleren-Derivate biologisch aktiv sind und zur Tumorbekämpfung eingesetzt werden: Es wird vermutet, dass die fußballförmigen Moleküle in die aktiven Zentren von Enzymen eindringen und deren Funktionen blockieren.

Organische vs. Anorganische Chemie

Anzahl der Verbindungen

Wie viele Verbindungen gibt es: organische oder anorganische, und warum? Es gibt eine weitaus größere Anzahl organischer Verbindungen; sie sind sehr zahlreich, etwa 10 Millionen, verglichen mit anorganischen Verbindungen. Dieser Unterschied ergibt sich aus der einzigartigen Fähigkeit von Kohlenstoffatomen, sich in großer Vielfalt miteinander zu verbinden und verzweigte Ketten sowie Ringe zu bilden.

Die vitalistische Theorie

Welche Theorie wird als 'Lebenskrafttheorie' bezeichnet? Im neunzehnten Jahrhundert wurde die organische Chemie als das Studium von Stoffen pflanzlichen und tierischen Ursprungs definiert. Chemiker waren damals davon überzeugt, dass organische Verbindungen eine 'vitale Kraft' benötigen, ein Glaube, der als vitalistische Theorie bekannt ist.