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Chemie : Wer zählt die Stoffe?

  • -Aktualisiert am

Täglich gibt es mehr als 40.000 neue chemische Verbindungen. Eine Datenbank registriert alle.

          3 Min.

          Chemiker sind fleißige Menschen. Ständig denken sie sich neue Moleküle aus. So sind die rund 100000 Chemikalien, die heute eine Rolle für die Industrie spielen, nur ein kleiner Teil dessen, was die Zunft hervorgebracht hat. Und immer noch sind die Forscher auf der Suche: nach dem noch besseren Pharmawirkstoff, dem noch selektiveren Insektizid oder dem noch potenteren Supraleiter. Weltweit rieseln deshalb immer neue Substanzen in die Glaskolben der Chemiker - aus der Natur isolierte ebenso wie selbst hergestellte.

          Im Juni hat die stoffliche Artenvielfalt eine Art Schallmauer durchbrochen. 50 Millionen Substanzen und Sequenzen sind in der wissenschaftlichen Literatur inzwischen publiziert. Zum Jahrtausendwechsel waren es noch 22 Millionen, Anfang der achtziger Jahre erst fünf Millionen und 1968 gar nur eine Million Stoffe.

          Dieses exponentielle Wachstum hält nicht nur Laborchemiker auf Trab. Auch die Mitarbeiter des Chemical Abstracts Service (CAS) in Columbus, Ohio, finden keine Ruhe. Mehr als 400 Experten dieser Organisation innerhalb der American Chemical Society sind dort ausschließlich damit beschäftigt, die weltweite Fachliteratur zu sondieren. Dabei weisen sie nicht nur den bereits bekannten Substanzen neue Literaturstellen zu, die Mitarbeiter nehmen auch jede neu publizierte Substanz in das sogenannte CAS-Registry auf. Was wirklich neu ist, bekommt eine Nummer. Die ist das einzige handliche und gleichzeitig eindeutige Merkmal, das eine chemische Substanz aufweist. Denn obwohl sich internationale Fachgremien, etwa die International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), seit jeher bemühen, den chemischen Verbindungen klare Namensregeln zu geben: Es will in der Praxis nicht gelingen. So kennt beispielsweise jeder die Acetylsalicylsäure (ASS), den Wirkstoff von Aspirin. 2-Acetoxybenzoesäure ist dagegen den wenigsten bekannt - und dabei doch identisch mit ASS. Oft ist die Namensgebung eines Moleküls nur eine Frage des Blickwinkels, aus dem es betrachtet wird: Welche Teile des Moleküls sieht man als Basis oder Kern an, welche als angehängte Gruppen? Entsprechend unterschiedlich klingen dann die Namen. Die Strukturformel bleibt zwar eindeutig, wird aber mit zunehmender Größe der Moleküle immer unhandlicher. Eine Nummer ist da einfacher: Für ASS oder 2-Acetoxybenzoesäure lautet sie: . Für Wasser übrigens .

          In Columbus werden regelmäßig neuntausend Fachjournale in 50 Sprachen ausgewertet. Hinzu kommen Fachbücher, Konferenzbände, Dissertationen und die Unterlagen von mehr als 40 Patentbüros. Dabei stieß man allein im vergangenen Jahr auf fast zehn Millionen neue Substanzen. Seit 1994 werden auch Erbsubstanzen und Eiweiße registriert, also bestimmte DNA- oder Aminosäure-Sequenzen. So wurden unter allen neuen Stoffen im vergangenen Jahr mehr als 80 Prozent unter der Rubrik "Sequenzen" erfaßt - der Rest waren Moleküle aus dem klassischen Segment "anorganische und organische Substanzen".

          Die mehr als 50 Terabyte Daten, die beim CAS bis heute abgelegt wurden, dienen keinem statistischen Selbstzweck. Erst diese Aufbereitung macht Primärliteratur für Forscher optimal zugänglich. CAS liefert sozusagen den Katalog für die globale Bibliothek der Chemie. Wann immer ein Forscher sich (auf dem Papier) ein neues Molekül ausdenkt, guckt er - natürlich online - bei CAS nach, ob es diese Substanz schon gibt (www.cas.org). Wenn ja, erfährt er, welche chemischen Eigenschaften über sie publiziert sind. Besonders interessant sind dabei bereits gemachte Erfahrungen mit Synthesen oder mit dem Verhalten in chemischen Reaktionen. Wer etwa den Wirkstoff von Aspirin sucht, findet über 16000 Literaturhinweise und fast 300 chemische Reaktionen.

          Doch obgleich schon so viele Verbindungen existieren: In der Natur gibt es noch zahlreiche unentdeckte Substanzen. Und das Potential dessen, was sich an synthetischen Molekülen denken läßt, ist erst recht nicht ausgeschöpft. 1996 rechnete eine Forschergruppe aus, wie viele stabile Moleküle sich aus bis zu 30 Atomen theoretisch konstruieren ließen. Obwohl sie dabei nur fünf der inzwischen über 100 bekannten chemischen Elemente benutzten, kamen sie auf die Zahl von 1063 Verbindungen. Später berechnete ein Chemiker vom Mülheimer Max-Planck-Institut für Kohleforschung, daß, um je ein Gramm dieser Verbindungen herzustellen, 1027mal die Masse der Sonne an Substanz nötig wäre. Wie bescheiden sind da die 50 Millionen Stoffe, die die Chemie bisher identifiziert hat. Von jedem ein Gramm - das wären bloß 50 Tonnen.

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