In Okinawa, Japan, gelang am 7. Juli 2025 einem Forschungsteam des Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) ein bahnbrechender Durchbruch. Sie synthetisierten ein stabiles 20-Elektronen-Derivat von Ferrocen, einer metallorganischen Verbindung auf Eisenbasis. Dies stellt die etablierte 18-Elektronen-Regel in Frage, einen Eckpfeiler der metallorganischen Chemie.
Die 18-Elektronen-Regel bestimmte lange die Stabilität von Übergangsmetallkomplexen und besagte, dass 18 Valenzelektronen um das Metallatom für optimale Stabilität sorgen. Ferrocen, entdeckt 1951, entsprach dieser Regel perfekt. Das OIST-Team unter der Leitung von Dr. Satoshi Takebayashi entwickelte ein neuartiges Ligandensystem, um das 20-Elektronen-Ferrocen-Derivat zu stabilisieren, was zuvor als unwahrscheinlich galt.
Dieser Durchbruch erweitert unser Verständnis von Metallocenen, die eine „Sandwich“-Struktur aufweisen, erheblich. Die zusätzlichen zwei Valenzelektronen in dem neuen Derivat führen unkonventionelle Redoxeigenschaften ein. Dies könnte die Anwendungen von Ferrocen in der Katalyse und Materialwissenschaft erweitern. Traditionell waren die Oxidationsstufen von Ferrocen begrenzt, aber diese Entdeckung könnte durch die Bildung einer Fe–N-Bindung neue Zustände erschließen.
Die in Nature Communications veröffentlichte Studie umfasste Kooperationen mit Wissenschaftlern aus Deutschland, Russland und Japan. Dieser Fortschritt könnte den Weg für nachhaltige Chemie ebnen, einschließlich grüner Katalysatoren und fortschrittlicher Materialien. Ferrocen-Derivate werden bereits in Solarzellen, Pharmazeutika und medizinischen Geräten eingesetzt. Diese Entdeckung könnte zu neuen Anwendungen führen und völlig neue inspirieren.
Anmerkung der Redaktion: Die Forschungsergebnisse sind von besonderem Interesse für die deutsche Forschung, insbesondere im Bereich der Katalyse. Die Entwicklung neuer Katalysatoren ist von großer Bedeutung für die Reduzierung von Emissionen und die Entwicklung nachhaltiger Technologien. Die Zusammenarbeit mit internationalen Partnern, wie in diesem Fall, unterstreicht die Bedeutung des globalen wissenschaftlichen Austauschs.