Den Mechanismen der Katalyse auf der Spur

Manche chemischen Reaktionen laufen nur bei hohem Druck und hohen Temperaturen ab. Gibt man kleinste Mengen eines geeigneten Katalysators dazu, klappt die Reaktion aber schon bei weniger harschen Bedingungen. Manche Katalysatoren ermöglichen sogar Reaktionen, die sonst gar nicht ablaufen würden.

Bei der Produktion von Arzneimitteln benötigt die pharmazeutische Industrie sehr häufig Katalysatoren. „Diese enthalten in der Regel Übergangsmetalle wie Rhodium, Platin oder Palladium, die es auf der Erde nur selten gibt und die entsprechend teuer sind“, erklärt die Chemikerin Gabriele Hierlmeier. Sie will darum Katalysatoren aus Übergangsmetallen entwickeln, die häufiger vorkommen.

Mit Titan zu neuen Katalysatoren

Die Forscherin konzentriert sich dabei zunächst auf Titan, das nach Eisen das zweithäufigste Übergangsmetall in der Erdkruste ist. Ihr Ziel ist es, mit neuen Titan-Katalysatoren aus einfachen Ausgangsmolekülen (Alkene und Alkine) in wenigen Schritten komplexe Moleküle aufzubauen, die sich als Bausteine für Synthesen von Naturstoffen und Medikamenten eignen.

Dieser Prozess soll unter möglichst geringem Einsatz von Energie und im Idealfall komplett ohne Nebenprodukte ablaufen – denn Gabriele Hierlmeier legt auch Wert auf eine nachhaltige Chemie. Ein Schwerpunkt ihrer Arbeit liegt außerdem auf der genauen Analyse der Mechanismen, die bei Reaktionen mit den neuartigen Katalysatoren ablaufen.

Feodor-Lynen-Stipendiatin in den USA

Gabriele Hierlmeier ist seit August 2023 als Juniorprofessorin für Anorganische Molekülchemie und Katalyse an der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg tätig.

Mit ihrem Fokus auf der Katalyse ergänzt sie die Expertise in der Würzburger Chemie sehr gut: Auf diesem Gebiet forschen hier mehrere Gruppen, vor allem am 2016 neu etablierten Institut für nachhaltige Chemie und Katalyse mit Bor. Dazu gehören Institutsleiter Professor Holger Braunschweig, die Professoren Tobias Brixner, Maik Finze, Holger Helten und Todd Marder sowie Juniorprofessorin Agnieszka Nowak-Krol.

Bevor sie an die JMU kam, forschte Gabriele Hierlmeier als Postdoktorandin in der Gruppe von Professor Paul Chirik an der Princeton University (USA), gefördert von einem Feodor-Lynen-Stipendium der Alexander-von-Humboldt-Stiftung. Für diese Gruppe hatte sie sich entschieden, „weil dort interessante und sehr detaillierte mechanistische Studien zur Katalyse betrieben werden“, wie sie erklärt.

Freude an der Betreuung von Studierenden

In den USA und auch zuvor, als Doktorandin an der Universität Regensburg, hat Gabriele Hierlmeier immer wieder Studierende bei Forschungspraktika und Abschlussarbeiten betreut: „Das mache ich sehr gern. Ich finde es toll, anderen zu zeigen, wie man sein theoretisches Wissen im Labor anwenden kann.“

An der JMU wird sie schon ab Herbst in ihrem Labor im Institut für Anorganische Chemie Bachelor- und Masterstudierende betreuen. Sie wird auch ein Tutorium zu einer Vorlesung halten; eine eigene Vorlesung zur Katalyse wird sie voraussichtlich ab dem Sommersemester 2024 anbieten.

Von Princeton nach Würzburg

Gabriele Hierlmeier, Jahrgang 1994, ist in der Nähe von Regensburg aufgewachsen. Das Studium der Chemie absolvierte sie an der Universität Regensburg, dort promovierte sie 2021, von dort wechselte sie in die USA.

Dem Ruf von ihrer Postdoc-Stelle in Princeton nach Würzburg zu folgen, fiel ihr nicht schwer: Eine Führung durch das Institut für Anorganische Chemie und ein erster Spaziergang durch die Stadt überzeugten sie davon, dass es sich hier sehr gut forschen und leben lässt.

Kontakt

Prof. Dr. Gabriele Hierlmeier, Institut für Anorganische Chemie, Universität Würzburg, gabriele.hierlmeier@uni-wuerzburg.de

Webseite Gabriele Hierlmeier