Objašnjeno: Jednostavna ideja koja je katalizirala reakcije promjene igre
Jednostavna ideja koju su List i MacMillan došli, radeći neovisno, bila je tražiti nove katalizatore, tvari koje se koriste za ubrzavanje kemijskih reakcija, kada je većina vjerovala da su zapeli s postojećim, pomalo neučinkovitim skupom.
Laureati za 2021. Benjamin List (lijevo) i David Macmillan. (web stranica Nobelove nagrade) Jednostavne ideje često je najteže zamisliti, rekao je odbor za Nobelovu nagradu dok je Benjaminu Listu i Davidu MacMillanu dodijelio ovogodišnju Nobelovu nagradu za kemiju.
Jednostavna ideja koju su List i MacMillan došli, radeći neovisno, bila je tražiti nove katalizatore, tvari koje se koriste za ubrzavanje kemijskih reakcija, kada je većina vjerovala da su zapeli s postojećim, pomalo neučinkovitim skupom.
| Glavna nagrada za ekonomiju radaNovi katalizatori, izvedeni iz prirodnih kemikalija, bili su zeleniji i jeftiniji, te su osiguravali da krajnji proizvod kemijske reakcije bude određene vrste - i nisu morali proći kroz proces pročišćavanja kako bi se dobila željena vrsta spoja.
Otkriće koje je nagrađeno Nobelovom nagradom za kemiju 2021. podiglo je molekularnu konstrukciju na potpuno novu razinu, rekao je Nobelov odbor. Njegova upotreba uključuje istraživanje novih farmaceutskih proizvoda, a također je pomogla da se kemija učini zelenijom.
| Nezavisni novinari koji su se zauzeli za slobodu izražavanjaKatalizatori
Kada dva ili više spojeva reagiraju kako bi nastali novi spojevi, proces često potpomažu druge kemikalije koje se same ne mijenjaju, ali pomažu ubrzati reakciju. Ovi katalizatori su poznati barem od sredine 19. stoljeća, a danas se koriste u gotovo svim kemijskim procesima.
Do otprilike 2000. godine samo su dvije vrste kemikalija bile poznate kao učinkoviti katalizatori: metali, uglavnom teži metali; i enzimi, prirodne teške molekule koje olakšavaju sve biokemijske procese koji podržavaju život. Oba ova skupa katalizatora imala su ograničenja.
Teži metali su skupi, teški za rudarenje i toksični za ljude i okoliš. Unatoč najboljim procesima, u konačnom proizvodu ostali su tragovi; to je predstavljalo probleme u situacijama kada su bili potrebni spojevi vrlo visoke čistoće, kao u proizvodnji lijekova. Također, metali su zahtijevali okruženje bez vode i kisika, što je bilo teško osigurati u industrijskim razmjerima.
Enzimi s druge strane najbolje djeluju kada se voda koristi kao medij za kemijsku reakciju. Ali to nije okruženje pogodno za sve vrste kemijskih reakcija.
Organo-kataliza
List i MacMillan, oboje 53, počeli su eksperimentirati s jednostavnim organskim spojevima. Organski spojevi su uglavnom prirodne tvari, izgrađene oko okvira ugljikovih atoma i obično sadrže vodik, kisik, dušik, sumpor ili fosfor. Kemikalije koje podržavaju život, poput proteina, koji su dugi lanci aminokiselina (ugljični spojevi koji sadrže dušik i kisik) su organske. Enzimi su također proteini, a time i organski spojevi.
List i MacMillan bili su svjesni ranijih istraživanja iz 1970-ih, u kojima je aminokiselina zvana prolin korištena kao katalizator u nekim specifičnim reakcijama. Ali njegova uloga nije do kraja istražena. Počeli su raditi s pojedinačnim aminokiselinama u enzimima - i došli do zlata.
| Nobel za dešifriranje znanosti o dodiruAsimetrična kataliza
Pojedinačne aminokiseline imale su dodatnu prednost: osiguravale su da se u reakciji dobije samo jedna vrsta krajnjeg proizvoda.
Tvari mogu imati potpuno isti kemijski sastav i molekularnu formulu; ipak se uvelike razlikuju po svojim svojstvima. Poznati su kao izomeri. Jedna vrsta izomera su oni koji se razlikuju po načinu na koji su pojedinačni atomi orijentirani u trodimenzionalnom prostoru. Dvije molekule mogu biti potpuno iste, osim što su jedna drugoj zrcalne slike, poput naših ruku. Radi jednostavnosti, znanstvenici te molekule često nazivaju ljevorukim ili dešnjakom. Ova jednostavna razlika ponekad može imati ogromne posljedice, jer omogućuje molekulama da se vežu na različitim mjestima kada su u interakciji s drugim molekulama.
Krajnji proizvod u kemijskoj reakciji obično je mješavina lijevih i desnorukih molekula. Uobičajene kemijske reakcije koje se provode u laboratorijima nisu selektivne u tom pogledu. Ali priroda jest. Budući da zrcalne slike mogu imati vrlo različita svojstva, prirodni procesi su iznimno selektivni i precizni. Oni proizvode ili lijevoruku ili desnoruku molekulu.
List i MacMillan su otkrili da korištenjem prirodnog spoja poput aminokiseline kao katalizatora dobivaju samo jednu specifičnu zrcalnu sliku krajnjeg proizvoda. To je kasnije nazvano asimetrična kataliza.
List i MacMillan došli su do apsolutne promjene igre. Područje organskih katalizatora, naziv kojim je MacMillan kasnije opisao ove nove skupove katalizatora, eksplodiralo je u posljednja dva desetljeća. Otkrili su jednostavan, genijalan alat, ali njegov utjecaj je bio ogroman, uglavnom u farmaceutskoj industriji, ali i na nekoliko drugih mjesta, rekao je profesor RG Bhat s Indijskog instituta za znanstveno obrazovanje i istraživanje u Puneu, koji i sam radi s organokatalizatorima .
Dr. S Chandrashekhar, direktor Indijskog instituta za kemijsku tehnologiju sa sjedištem u Hyderabadu, rekao je da je veliki značaj tog posla to što je učinio procese mnogo sigurnijim i održivijim nego ranije.
| Prvi Nobel za znanost o klimiTakođer sam vrlo sretan što mogu primijetiti da je Nobelov odbor ovoga puta odabrao napredak u čistoj kemiji. U prošlosti je Nobel za kemiju često priznavao radove koji su u biti pripadali području biologije, rekao je.
bilten| Kliknite da biste dobili najbolja objašnjenja dana u svoju pristiglu poštu
Podijelite Sa Svojim Prijateljima:
