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Das Vorstandsgremium des Leibniz-Instituts für Katalyse in Rostock, LIKAT, erhält Verstärkung durch Prof. Dr. Olga García Mancheño. Mit dem Votum des Kuratoriums ist die Chemikerin seit Juni neues Mitglied der nun fünfköpfigen Institutsleitung. Zum Sommersemester war sie bereits zur Professorin der Universität Rostock ernannt worden. Olga García Mancheño kommt von der Universität Münster und baut seit Ende vergangenen Jahres am LIKAT ihren eigenen Bereich auf: „Katalyse der organischen Chemie“. Der erforscht u.a. die sogenannte supramolekulare Katalyse, die künftig zu den Schwerpunkten des LIKAT zählen wird.
Nach den Worten von Prof. Dr. García Mancheño gerät die supramolekulare Katalyse aktuell stark in den Fokus der Forschung, auch weil sie künftig eine „andere Art der Chemie“ ermöglichen wird. Dabei kommen die Komponenten einer chemischen Reaktion untereinander gar nicht mehr in direkten molekularen Kontakt. „Üblicherweise gehen Moleküle in einer chemischen Reaktion starke, wir sagen kovalente, Bindungen ein, indem sie etwa gemeinsam Elektronenpaare nutzen“, erläutert die Chemikerin. In der supramolekularen Katalyse hingegen würden die Moleküle nur noch indirekt, auf nicht-kovalente Weise, in Kontakt kommen.
Supramolekulare Netzwerke und Fußball-WM
Stattdessen kommunizieren die beteiligten Moleküle quasi über ihre Position und räumliche Ausrichtung bzw. über elektrostatische Ladungen und beeinflussen so ihre Aktivität untereinander, ohne eine feste Bindung einzugehen. Das ist durchaus vergleichbar mit einem informellen, äußerst verbindlichen Netzwerk.
Chemiker nennen den Effekt „schwachen Wechselwirkung“. Wer eine Vorstellung davon gewinnen möchte, findet aktuell während der Fußball-WM ausreichend Gelegenheit. Im Spiel zeigt sich der Effekt am deutlichsten, wenn der Ball frei übers Feld rollt: Die Fußballspieler bleiben im Blickkontakt zum Ball und zu exponierten Mitspielern. Selbst wenn der Ball entfernt von ihnen rollt, richten sie sich in Laufrichtung und Geschwindigkeit nach seiner Position.
Natur als Vorbild
Vorbild für die supramolekulare Chemie ist allerdings nicht der Sport, sondern die Natur. Dort sind Enzyme als Katalysatoren in der Lage, aus einer Vielzahl sehr ähnlich strukturierter Substrate selektiv und präzise jeweils nur ein bestimmtes Substrat umzusetzen. Und Moleküle finden sich spontan, ohne äußere Eingriffe, zu geordneten, komplexen Strukturen zusammen. „Die Natur bewerkstelligt diese Prozesse sehr effizient“, sagt die Prof. García Mancheño, „doch sie geht eben sehr spezialisiert vor, während wir eine breite Anwendung anstreben.“
Die Hoffnung ist, diese Mechanismen industriell nutzen zu können. Damit ließe sich die Entwicklung von Wirkstoffen und überhaupt von chemischen Prozessen in Richtung Nachhaltigkeit revolutionieren.
Ladung als Kommunikationsmittel
Dafür braucht es innovative Katalysatoren, die über den Informationsfluss im supramolekularen Netzwerk entscheiden. Prof. García Mancheño: „Welche Strukturen, welches Design beeinflussen die Aktivität der Moleküle? Wie lässt sich die Aktivität steuern? Welche neuen Reaktionen werden damit möglich?“ Um diese und weitere Fragen zu verfolgen, sind acht junge Forscherinnen und Forscher aus Münster ihrer Professorin nach Rostock gefolgt.
In einem aktuellen Paper für NATURE COMMUNICATION beschreibt Olga García Mancheño Struktur und Funktion einer Tellurverbindung, die als Katalysator „neue molekulare Interaktionen“ ermöglicht. „Obwohl die Atome dieser Verbindung eine hohe Elektronendichte aufweisen, generierten sie, wie wir zeigen, ein sogenanntes positives Loch. Und zwar an einer Position, die wichtig ist für die Aktivierung von Reaktions-Komponenten.“
Vermittlung chiraler Strukturen
Prof. García Mancheño und ihrem Team gelang es in ihren Experimenten auf diese Weise chirale Moleküle zu bilden. Chirale Moleküle existieren sowohl in „echter“ als auch in spiegelbildlicher Struktur: Sie besitzen die gleiche Summenformel, sind aber entweder links- oder rechtshändig angeordnet, weshalb ihre Eigenschaften teils dramatisch variieren. Das ist eine Hürde vor allem in der Entwicklung und Produktion von Arzneimitteln, wo am Ende nur das „echte“ Molekül entstehen darf. Dafür gibt es die sogenannte asymmetrische Katalyse.
„Unsere Tellurverbindung ermöglicht diese asymmetrische Katalyse auf nicht-kovalentem Wege, und zwar über die Struktur dieses von uns beschriebenen positiven Lochs“, wie die Chemikerin sagt. Der Katalysator ist also imstande, dem supramolekularen Netzwerk die Information über die chirale Struktur der angestrebten Moleküle zu vermitteln.
Later-State-Funktionalisierung
Am LIKAT arbeitet Olga García Mancheños Gruppe u.a. mit Kolleginnen aus der Theorie und der Photokatalyse zusammen. Da geht es zum Beispiel um die Aktivierung von CH-Verbindungen, über die sich etwa im Drug-Design die Wirkung funktioneller Gruppen verändern lässt. „Mit der supramolekularen Chemie bekäme die Entwicklungsabteilung ein Instrument, mit dem sie bis zum Ende einer an sich sehr langen Kette von Synthesen die Funktion ihres Wirkstoffs noch entscheidend verändern kann. Wir nennen das Late-state-Funktionalisierung.“
Das Team der Professorin gehört zu den wenigen Gruppen in der Welt, die in der Lage sind, erfolgreich eine „effiziente asymmetrische supramolekulare Katalyse“ durchzuführen, wie sie sagt. Mit ihrer Expertise kann das LIKAT sein Forschungs-Portfolio erheblich erweitern und auf einem weiteren Zukunftsgebiet an der Spitze mitwirken.
Prof. Dr. Olga García Mancheño
Bereichsleiterin „Katalyse für die organische Chemie“
Olga.garcia@catalysis.de
L. Massold, J. O’Brien, K. Fengler, A. C. Keuper, R. Hidalgo-León, C. Trujillo & O. García Mancheño, Nat. Commun. 2026. Neutral chiral bidentate tellurium-triazoles for enantioselective non-covalent chalcogen-bonding catalysis.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-74139-0
https://www.catalysis.de/forschung/katalyse-fuer-die-organische-chemie
Prof Dr. Olga García Mancheño - Bereichleiterin "Katalyse für die organische Chemie" m LIKAT
Copyright: Olga García Mancheño
Ein LIKAT-Mitarbeiter bereitet ein Reaktionsgefäß für eine Synthese unter Schutzgasatmosphäre vor. ( ...
Copyright: LIKAT/ D. Gohlke
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars
Chemistry
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Prof Dr. Olga García Mancheño - Bereichleiterin "Katalyse für die organische Chemie" m LIKAT
Copyright: Olga García Mancheño
Ein LIKAT-Mitarbeiter bereitet ein Reaktionsgefäß für eine Synthese unter Schutzgasatmosphäre vor. ( ...
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