Elektronentransferkatalyse

Die Elektronentransferkatalyse ist eine durch Elektronenübertragung bewirkte Form der Katalyse.

Reaktionsmechanismus

Ein typisches Reaktionsschema der Elektronentransferkatalyse ist wie folgt:

$\mathrm{(}\mathrm{1}\mathrm{)}\mathrm{A}\mathrm{+}{\mathrm{e}}^{\mathrm{-}}\mathrm{⟶}{\mathrm{A}}^{\mathrm{\cdot }\mathrm{-}}$

$\mathrm{(}\mathrm{2}\mathrm{)}{\mathrm{A}}^{\mathrm{\cdot }\mathrm{-}}\mathrm{⟶}{\mathrm{B}}^{\mathrm{\cdot }\mathrm{-}}$

$\mathrm{(}\mathrm{3}\mathrm{)}{\mathrm{B}}^{\mathrm{\cdot }\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{A}\mathrm{⟶}{\mathrm{A}}^{\mathrm{\cdot }\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{B}$

Die Reaktion kann auch über Radikalkationen ablaufen. Die radikalische-nukleophile Substitution (S_RN1) von Halogenaromaten ist ein Beispiel für eine Elektronentransferkatalyse. Dabei wird ein Halogen durch ein Nukleophil über ein intermediäres freies Radikal ersetzt.

Generelles Reaktionsschema einer SRN1-Reaktion

Als Nukleophile dienen Natriumamid, Alkoholate oder Enolate. Die Reaktion läuft über die folgenden Stufen ab:

Mechanismus der SRN1-Reaktion

Der Begriff Elektronentransferkatalyse wurde in Analogie zu Säure-Base-Katalyse eingeführt und suggeriert, dass sich das Elektron analog dem Proton verhält. Da das Elektron aber eher als Starter einer Kettenreaktion wirkt, wurde auch der Begriff der Elektronentransfer-induzierten Kettenreaktion vorgeschlagen.

Bei der Elektronentransferkatalyse unter Verwendung von metallorganischen Katalysatoren kommt es meist zum Wechsel der Oxidationsstufe des beteiligten Metalls.