Бенджамин Лист и Дэвид МакМиллан получили Нобелевскую премию 2021 года в области химии за разработку нового инструмента для молекулярного синтеза: органокатализа. Это открытие положительно повлияло на фармацевтические исследования и сделало химию более экологичной.

Многие области исследований и промышленные сегменты зависят от возможности химиков создавать молекулы, способные формировать эластичные и долговечные материалы, хранить энергию в батареях или ингибировать развитие заболеваний.

Для этой работы требуются катализаторы, представляющие собой субстанции, которые управляют химическими реакциями и ускоряют их, не становясь частью готового продукта. К примеру, катализаторы в автомобилях преобразуют токсичные вещества выхлопных газов в безвредные молекулы. В наших телах тоже работают тысячи катализаторов, представленных в виде энзимов, которые, среди прочих функций, помогают получать нам из продуктов необходимые для жизни питательные вещества.

В связи с этим катализаторы являются для химиков некими фундаментальными инструментами, но исследователи долго считали, что в принципиальном смысле существует всего два их типа: металлы и энзимы. Оказалось, что нет.

Бенджамин Лист и Дэвид МакМиллан получили Нобелевскую премию за то, что в 2000 году независимо друг от друга разработали третий тип катализа – ассиметрический органокатализ, в котором за основу берутся небольшие органические молекулы.

«Этот принцип катализа столь же прост, сколь гениален, и многие люди даже спрашивают, как мы не додумались до него раньше». – говорит Йохан Оквист, председатель Нобелевского комитета по химии.

Органические катализаторы имеют стабильный углеродный каркас, к которому могут присоединяться более активные химические группы. Они зачастую содержат распространенные элементы вроде кислорода, азота, серы или фосфора. Это означает, что такие катализаторы экологичны и в то же время дешевы в производстве.

Они очень быстро нашли применение во множестве сфер, что в первую очередь обусловлено их способностью запускать ассиметрический катализ. В процессе синтеза молекул зачастую возникают ситуации, когда образуются две разные молекулы, которые, подобно нашим рукам, представляют зеркальное отражение друг друга. Химикам же, как правило, требуется только одна из них, особенно при производстве фармацевтических средств.

С момента открытия в 2000 году, органокатализ развивался очень стремительно. На передовой в этой области по-прежнему стоят Бенджамин Лист и Дэвид МакМиллан, которые продемонстрировали, что органические катализаторы можно использовать для запуска большого количества химических реакций.

В свою очередь, эти реакции позволяют другим ученым и исследователям более эффективно создавать всевозможные продукты, начиная с лекарственных средств и заканчивая молекулами, способными улавливать свет в солнечных батареях.

Предоставив все эти возможности, открытие ученых сослужило огромную службу всему человечеству.

Иллюстрации

Нобелевская премия за открытие гениального инструмента для синтеза молекул