Бенджамин Лист и Дейвид Макмилън, съответно от Германия и САЩ, ще споделят Нобеловата награда от 10 милиона шведски крони (870 000 британски лири) за химия през 2021 г. за разработването на „асиметрична органокатализа“ – прецизен инструмент за конструиране на молекули, който подпомага фармацевтичните изследвания и прави химия по-зелена и по-евтина.
Тяхното изследване датира от 2000 г., когато химиците независимо един от друг разработват първите стъпки на това, което днес се нарича „асиметрична органокатализа“, което е активиране на химични реакции от малки органични молекули.
Много технологии и области на изследване разчитат на молекули, които трябва да бъдат създадени в химични реакции. За съжаление те могат да бъдат много бавни, поради което химиците често използват катализатори – материали, които ускоряват химичните реакции. Преди работата на List и MacMillan е имало само два вида катализатори: метали или ензими.
Най-важното постижение на дуото е откритието, което никой не смяташе за възможно, а именно, че малки органични молекули като аминокиселините също могат да работят като катализатори.
Огромни ползи
Това откритие позволява на двойката да създаде „асиметрични реакции“. При химичните реакции много молекули се произвеждат в две версии, които са огледални образи една на друга (свойство, наречено хиралност). Това е досадно, когато искате само един от тях, което често се случва във фармацевтичната индустрия.
Всъщност това е, което се обърква с лекарството талидомид, което е разработено през 60-те години на миналия век за намаляване на сутрешното гадене при бременни жени, но в крайна сметка води до малформации на плода. Лекарството е еднаква смес от двата типа молекули, но се оказва, че докато един е ефективен, неговият огледален образ е токсичен. Красотата на органокатализата е, че можете да произведете специфична молекула без нейния огледален братовчед.
Възможността да се избегне използването на метали като катализатори в химичните реакции също улеснява фармацевтичните компании да пречистват съединенията. Това е важна последна стъпка в производството на фармацевтични продукти и включва отстраняване на опасни химикали, включително някои метални катализатори.
Друго значително подобрение на органокатализата в сравнение с други видове катализа е, че е лесно да се извърши: можете да се прави при стайна температура и при прости условия. Също така е по-лесно надеждно да се предскажат и контролират резултатите, отколкото при други видове катализа.
Нещо повече, металните катализатори като паладий или родий могат да бъдат скъпи. Пример за по-евтина алтернатива е пролинът, проста аминокиселина, която често се използва като органокатализатор, която е толкова ефективна, че е заменила изцяло някои скъпи и сложни метални катализатори.
Органокатализата не е само по-евтина алтернатива, тя е и по-екологична, като обикновено съдържа обикновени и лесно достъпни елементи като кислород, азот, сяра или фосфор, а не иридий или паладий.
Един от най-важните аспекти на работа на Бенджамин Лист и Дейвид Макмилън е колко лесно тя променя нагласите на толкова много органични химици, които насочват вниманието си към органокатализата и я приемат. Това означава, че химиците в много различни области на изследване успяват да синтезират сложни молекули, което кара полето да расте експоненциално.
Източник: The Conversation
