Eisen birgt das Geheimnis der biologischen Stickstofffixierung. Lange Zeit galt Molybdän als das Element, das es Bakterien ermöglicht, den reaktionsträgen Luftstickstoff in für Lebewesen nützliche Verbindungen zu überführen. John Anderson vom California Institute of Technology hat jetzt zusammen mit zwei Kollegen ein Molekül konstruiert, das allein mit einem Eisenatom die gewünschte Reaktion katalysiert. Entscheidend dafür scheint ein weiteres Atom zu sein, das dem Eisenzentrum eine spezielle flexible Geometrie ermöglicht – in der natürlichen Nitrogenase ist es Kohlenstoff, in Andersons neuer Verbindung übernimmt Bor diese Aufgabe.

Molekularen Stickstoff in Ammoniak umzuwandeln, ist nicht nur in Form des Haber-Bosch-Prozesses bis heute die wichtigste chemische Reaktion für die Industrie, sondern auch eine der bedeutendsten für die Biologie. Denn das Element ist zwar in großen Mengen vorhanden, als Molekül jedoch sehr reaktionsträge. Nur wenige Lebewesen können es reduzieren und damit in eine Form umwandeln, in der Organismen es in ihre Proteine und Erbmoleküle einbauen können.

Anderson und Kollegen vermuteten, dass der Eisenkomplex, der bereits dafür bekannt war, molekularen Stickstoff zu binden, auch dessen Reduktion katalysieren könne. Um das zu überprüfen, versetzten sie das Molekül mitsamt an ihm gebundenen Stickstoff bei minus 78 Grad Celsius mit einer Säure und verschiedenen Reduktionsmitteln. Nach Ablauf der Reaktion stellten sie fest, dass an etwa ein Drittel der eisenhaltigen Moleküle statt Stickstoff nunmehr Ammoniak gebunden war. Außerdem fanden sie noch unidentifizierte Stoffe, in denen sie die Zwischenstufen der Reaktion vermuten.

In weiteren Versuchen wiesen sie mit isotopenmarkiertem Stickstoff nach, dass der Katalysator tatsächlich auch die Reaktion von freiem Stickstoff zu Ammoniak ermöglicht. Allerdings sind noch viele mechanistische Fragen ungeklärt. Es wird also noch lange dauern, bis man den hohe Drücke und Temperaturen erfordernden Haber-Bosch-Prozess durch eine milde Variante nach dem Vorbild der Natur ersetzen kann.