Chemie von N2H2 und anderen Stickstoffhydriden im Zusammenhang mit der N2-Fixierung in der Koordinationssphäre von Metallschwefelkomplexen

Zusammenfassung

Das von Kim und Rees berichtete Röntgenstrukturmodell des FeMo-Cofaktors (FeMoco) ergab die lang erwartete strukturelle Grundlage, es bestätigte die Bedeutung von Schwefelliganden, es sagte, dass Molybdän immer noch eine potentielle Bindungsstelle von N2 ist, es konnte jedoch natürlich nicht angeben, wo das N2-Molekül bindet und in welcher Form dieser Respekt zerschmetterte die Träume derer, die dachten, alles, was man wissen musste, sei die Struktur des aktiven Zentrums von nitrogenase, um einen guten Katalysator für die Herstellung billiger Düngemittel zu entwickeln. Diese Herausforderung bleibt bestehen und es muss berücksichtigt werden, dass 1) das isolierte native FeMoco ohne sein Protein N nicht umwandelt2, 2) das isolierte FeMoco ist eine relativ kurzlebige Spezies in wässrigen Medien (K. B. Burgess 1990) und 3) Die Thermodynamik besagt, dass die Reaktion N2 + 6 H + + 6 e- → 2 N3 ist exoenergetisch und benötigt ein Potential von nur -280 mV bei pH = 7, was weniger ist, als zur Reduktion von Protonen zu Dihydrogen benötigt wird (-410 mV bei pH = 7). Insbesondere eliminiert dieses „milde“ Redoxpotential all jene Modellsysteme als potentiell kompetitive Katalysatoren, die irgendwann stark reduzierende Reagenzien wie Alkalimetalle benötigen, um N2 zu binden und zu reduzieren.