Elektronenpaarübertragung

Elektronenpaarübertragung bezeichnet in der Chemie den Prozess, bei dem ein Paar Elektronen von einem Donor zu einem Akzeptor übertragen wird. Im Gegensatz zur Einzelektronenübertragung bewegt sich hierbei ein Elektronenpaar statt einzelner Elektronen. Der Mechanismus kann zur Bildung neuer Bindungen, zur Änderung der Koordination eines Zentralatoms oder zur Redox-Transformation führen. Je nach System kann die Übertragung konzertiert in einem Schritt erfolgen oder über radikalische Zwischenstufen ablaufen.

Typische Kontexte sind Lewis-Base–Lewis-Säure-Interaktionen, bei denen ein freies Elektronenpaar der Base dem Säurezentrum zugeführt wird und so eine Adduktbildung ermöglicht; Hydridübertragung, bei der ein H-Teilchen (zwei Elektronen) übertragen wird; protonengebundene Elektronenübertragung (PCET), bei der Elektronenübertragung zeitgleich oder eng mit Protontransfer verknüpft ist; sowie organometallische und koordinative Reaktionen, in denen zwei Elektronen in der Koordination zwischen Partnern übertragen werden.

Mechanistisch lässt sich unterscheiden zwischen konzertierter Zwei-Elektronen-Übertragung (ohne Radikale) und schrittweiser Übertragung über Zwischenstufen, die radikalisch oder koordinativ bedingt sein können. Die Abgrenzung erfolgt oft durch kinetische Messungen, Spektroskopie und theoretische Berechnungen.

Bedeutung: Elektronenpaarübertragung spielt eine zentrale Rolle in der Koordinationschemie, der organischen und organometallischen Katalyse, der Biochemie (z. B. Hydrid-Transfers in Enzymen) und der Materialwissenschaft, wo zwei Elektronen schnelle Elektronenflussprozesse ermöglichen.