Nobel z chemii. Nagroda dla naukowców z Niemiec i USA
6 października 2021
Nagrody Nobla w dziedzinie nauk przyrodniczych kończą się wraz z przyznaniem nagród w kategorii chemia.
Po tym, jak w ubiegłym roku dwie kobiety – Emmanuelle Charpentier (Niemcy) oraz Jennifer A. Doudna (USA) – otrzymały Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii, w tym roku upragnione wyróżnienie przypadło Benjaminowi Listowi i Davidowi W.C. MacMillanowi „za rozwój asymetrycznej organokatalizy”, czyli za metody przyspieszania reakcji chemicznych.
„Myślałem, że to żart”
Po wczorajszym przyznaniu niemieckiemu badaczowi klimatu Klausowi Hasselmannowi Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki, profesor List jest kolejnym Niemcem, który otrzymał to wyróżnienie.
Nowo koronowany noblista był zaskoczony, gdy podczas rodzinnych wakacji w Amsterdamie odebrał słynny telefon ze Sztokholmu. „Siedziałem z żoną przy śniadaniu, gdy nagle zadzwonił ktoś ze Szwecji” – opowiadał krótko po ogłoszeniu tegorocznych laureatów nagród w dziedzinie chemii. „Myślałem, że ktoś robi sobie ze mnie żarty. Trudno opisać, co się wtedy czuje. Ale to była wyjątkowa chwila, której nigdy nie zapomnę” – dodał.
Obaj laureaci są jeszcze stosunkowo młodzi. Benjamin List, chemik urodzony w 1968 roku, jest dyrektorem Instytutu Maxa Plancka do Badań nad Węglem w Muelheim nad Ruhrą. Nagrodę dzieli z Davidem Williamem Crossem MacMillanem, chemikiem szkockiego pochodzenia, również urodzonym w 1968 roku, który w latach 2010-2015 był profesorem chemii na Uniwersytecie Princeton w New Jersey w USA.
Budowanie molekuł jest trudną sztuką
Komitet Noblowski przyznaje im nagrodę „za rozwój asymetrycznej organokatalizy”. Komitet opisuje ten wynalazek jako „genialne narzędzie do budowy molekuł”.
Organokataliza opracowana przez Lista i MacMillana miała ogromny wpływ na badania farmaceutyczne, a także uczyniła chemię bardziej przyjazną środowisku.
Wiele dziedzin badawczych i gałęzi przemysłu zależy od chemików, którzy potrafią zaprojektować molekuły w celu stworzenia elastycznych i trwałych materiałów, magazynowania energii w bateriach lub powstrzymania postępu chorób. Praca ta wymaga katalizatorów; substancji, które kontrolują i przyspieszają reakcje chemiczne, nie stając się przy tym częścią produktu końcowego. Proces ten znamy na przykład z katalizatorów w samochodach, które potrafią przekształcać toksyczne substancje zawarte w spalinach w nieszkodliwe cząsteczki.
Nasze ciała również zawierają tysiące katalizatorów w postaci enzymów, które wyodrębniają molekuły niezbędne do życia. Katalizatory są więc podstawowymi narzędziami dla chemików. Jednak przez długi czas naukowcy uważali, że istnieją w zasadzie tylko dwa rodzaje katalizatorów: metale i enzymy.
Odkryto trzeci rodzaj katalizatora
W roku 2000 ogłoszeni dziś laureaci Nagrody Nobla niezależnie od siebie opracowali trzeci rodzaj katalizatora. Nazywa się to asymetryczną organokatalizą i opiera na małych cząsteczkach organicznych.
– Ta koncepcja katalizy jest równie prosta, co genialna, i wielu zastanawia się, dlaczego nie wpadliśmy na nią wcześniej – mówi Johan Åqvist, przewodniczący Komitetu Noblowskiego w dziedzinie chemii.
Katalizatory organiczne posiadają stabilny szkielet z atomów węgla, do którego mogą być przyłączone kolejne aktywne grupy chemiczne. Często zawierają wspólne pierwiastki, takie jak tlen, azot, siarka lub fosfor. Oznacza to, że katalizatory te są zarówno przyjazne dla środowiska, jak i tanie w produkcji.
Szybki wzrost zastosowania katalizatorów organicznych wynika głównie z ich zdolności do napędzania katalizy asymetrycznej. W procesie budowy molekuł często dochodzi do sytuacji, w której mogą powstać dwie różne molekuły, z których każda jest lustrzanym odbiciem drugiej, tak jak nasze dłonie. Chemicy często chcą tylko jednego z nich, zwłaszcza w produkcji leków.
Prosty i elastyczny w użyciu od 2000 roku rozwój organokatalizy postępuje w zdumiewającym tempie. List i MacMillan nadal są liderami w tej dziedzinie i wykazali, że katalizatory organiczne mogą być stosowane w szerokim zakresie reakcji chemicznych.
„Wykorzystując te reakcje, naukowcy mogą teraz tworzyć wszystko, od nowych leków po cząsteczki, które mogą skuteczniej wychwytywać światło w ogniwach słonecznych. W ten sposób organokatalizatory przynoszą ludzkości ogromne korzyści” – czytamy w uzasadnieniu Komitetu Noblowskiego.