Aromatische Moleküle (kurz: Aromaten) sind organische Substanzen, deren Name vom typischen ("aromatischen") Geruch der zuerst entdeckten Verbindungen dieser Stoffklasse stammt. Tatsächlich ist das aber nicht das wichtigste Kriteium: Aromaten basieren auf planaren Ringsystemen aus (vorwiegend) Kohlenstoffatomen und über die beteiligten Atome verteilten, leicht beweglichen ("nicht lokalisierbaren") Elektronen. Diese Elektronen-Delokalisierung führt zu einem besonderen Bindungssystem, in dem im Ring nicht zwischen Einzel- und Doppelbindungen unterschieden werden kann. In einfachen, symmetrischen Ringsystemen wie beim Benzol sind damit alle Bindungen identisch. Aromaten sind im Vergleich zu nichtaromatischen Doppelbindungssystemen energieärmer und zeigen daher ein anderes Reaktionsverhalten.

Was aber haben Metalle damit zu tun? Ein Forscherteam um die Professorin Dr. Stefanie Dehnen (Projektleiterin beim LOEWE-Schwerpunkt MOSLA) und Dr. Florian Weigend (Theoretische Chemie, beide Philipps-Uni Marburg) hat mithilfe einer ausgeklügelten Synthesestrategie ein aromatisches Molekül erzeugt, das ausschließlich aus Metallatomen besteht.

Die Gruppe synthetisierte ein geladenes Molekül aus den Metallen Thorium und Bismut. Das Team beschreibt das Ergebnis als einen hochsymmetrischen Bismut-Ring mit zwölf Atomen, in den ein zentrales Thorium-Ion eingebettet ist. „Mittels quantenchemischer Methoden haben wir einen Ringstrom errechnet, der viel größer ist als in Benzol, dem bekanntesten aller aromatischen Moleküle, obwohl sich in diesem Fall nur zwei – und nicht wie in Benzol sechs – Elektronen an dem Ringstrom beteiligen“, berichtet Florian Weigend, der kürzlich vom KIT an die Philipps-Universität gewechselt ist.

„Unsere Resultate zeigen, dass es möglich ist, große Metallringe zu erzeugen, die stark aromatisch sind“, fasst Dehnen zusammen. „Nun gilt es, deren Reaktivität zu studieren und nach Möglichkeit – über die kontrollierte Aktivierung kleiner Moleküle – gezielt für die chemische Synthese zu verwenden.“ 

Die Ergebnisse der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wurden in der Fachzeitschrift „Nature Chemistry“ publiziert.