Строить молекулы - сложное искусство. Бенджамин Лист и Дэвид Макмиллан удостоены Нобелевской премии по химии 2021 года за разработку точного нового инструмента для молекулярного конструирования: органокатализа. Это оказало большое влияние на фармацевтические исследования и сделало химию более экологичной.
Многие области исследований и отраслей зависят от способности химиков конструировать молекулы, которые могут образовывать эластичные и прочные материалы, накапливать энергию в батареях или замедлять прогрессирование заболеваний. Эта работа требует катализаторов, которые представляют собой вещества, которые контролируют и ускоряют химические реакции, не становясь частью конечного продукта, и поэтому они играют важную роль в химии и биологии. Например, катализаторы в автомобилях превращают токсичные вещества в выхлопных газах в безвредные молекулы. Наши тела также содержат тысячи катализаторов в виде ферментов, которые необходимы для жизни.
Катализаторы, таким образом, являются фундаментальным инструментом для химиков, но исследователи долгое время считали, что в принципе доступны только два типа катализаторов: металлы и ферменты. Бенджамин Лист и Дэвид Макмиллан в 2000 году, независимо друг от друга, разработали третий тип катализа. Это называется асимметричным органокатализом и основывается на небольших органических молекулах.
«Эта концепция катализа настолько же проста, насколько и гениальна, и факт в том, что многие люди задавались вопросом, почему мы не подумали об этом раньше», - говорит Йохан Аквист, председатель Нобелевского комитета по химии.
Органические катализаторы имеют стабильный каркас из атомов углерода, к которому могут присоединяться более активные химические группы. К этой группе могут относиться такие обычные элементы, как кислород, азот, сера и фосфор. Это означает, что эти катализаторы безвредны для окружающей среды и дешевы в производстве.
Быстрое распространение использования органических катализаторов в первую очередь связано с их способностью управлять асимметричным катализом. Когда строятся молекулы, часто возникают ситуации, когда могут образовываться две разные молекулы, которые, как и наши руки, являются зеркальным отражением друг друга. Химики часто нуждаются только в одной из них, особенно при производстве фармацевтических препаратов.
Органокатализ развивается с поразительной скоростью с 2000 года. Бенджамин Лист и Дэвид Макмиллан остаются лидерами в этой области и показали, что органические катализаторы могут использоваться для запуска множества химических реакций. Используя эти реакции, исследователи теперь могут более эффективно создавать что угодно, от новых фармацевтических препаратов до молекул, которые могут улавливать свет в солнечных элементах. Таким образом, органокатализаторы приносят наибольшую пользу человечеству.
Источники: Nobel Prize
