2021-ųjų Nobelio chemijos premija – už ekologišką molekulių kūrimo įrankį

Tęsiasi Nobelio premijų savaitė. Jau sužinojome, kas šiemet įvertintas fiziologijos ir medicinos bei fizikos premijomis, o šiandien Švedijos karališkoji mokslų akademija paskelbė, kad laureatais chemijos srityje tapo du mokslininkai – vokietis Benjaminas Listas ir britas Davidas W. C. MacMillanas. Šiedu chemikai įvertinti „už asimetrinės organokatalizės išvystymą“. Ką tai reiškia?

Kaip aiškina Karališkoji mokslų akademija, molekulių kūrimas – sudėtingas menas. Bet jį palengvino minėtieji laureatai, išvystę naują įrankį molekulėms konstruoti – organokatalizę. Šis išradimas sukėlė didžiulį proveržį kuriant naujus vaistus, o chemiją pavertė labiau draugiška aplinkai.

Daugybė tyrimų sričių ir pramonės šakų yra priklausomos nuo chemikų gebėjimo konstruoti molekules, kurios gali suformuoti lanksčias ir patvarias medžiagas, kaupti energiją baterijose ar stabdyti ligos progresavimą. Visam šiam darbui reikalingi katalizatoriai – medžiagos, kurios kontroliuoja ir pagreitina chemines reakcijas, bet pačios jose nedalyvauja ir netampa galutinio produkto dalimi.

Pavyzdžiui, automobilių katalizatoriai (taip, tie patys, kuriuos dažnai nupjauna metalo vagys) išmetamosiose dujose esančias nuodingas medžiagas paverčia nekenksmingomis molekulėmis. Mūsų kūne taip pat yra tūkstančiai katalizatorių, egzistuojančių fermentų pavidalu (daugelis jų gaminama kasoje), pavyzdžiui, virškinimo fermentai.

Taigi, katalizatoriai yra svarbiausi chemikų įrankiai, tačiau mokslininkai ilgą laiką galvojo, kad galima išgauti iš esmės tik du katalizatorius – metalus ir fermentus. Tačiau B. Listas ir D. MacMillanas 2000-aisiais, nepriklausomai vienas nuo kito, išvystė trečią katalizatorių tipą. Jis pavadintas asimetrine organokatalize ir remiasi mažomis organinėmis molekulėmis.

„Šios katalizės idėja yra paprasta, bet išradinga – ir daugybė žmonių stebėjosi, kodėl mes apie tai nepagalvojome anksčiau“, – sako Nobelio chemijos komiteto pirmininkas Johanas Åqvistas.

Organiniai katalizatoriai turi tvirtą anglies atomų pagrindą, prie kurio gali prisijungti aktyvesnės cheminės grupės (du ar daugiau atomų, susijungę į vienetą ir sudarantys dalį molekulės). Jose dažnai būna cheminių elementų, tokių kaip deguonis, azotas, siera ar fosforas – o tai reiškia, kad tokie katalizatoriai yra ekologiški ir nebrangiai gaminami.

Nuo 2000 m. organokatalizė vystėsi stulbinamu greičiu. B. Listas ir D. MacMillanas išlieka šios srities lyderiais ir parodė, kad organiniai katalizatoriai gali būti naudojami daugybei cheminių reakcijų sukelti. Naudodamiesi šiomis reakcijomis, mokslininkai dabar gali efektyviau sukonstruoti norimas molekules, reikalingas tiek naujų vaistų kūrimui, tiek ir šviesos užfiksavimui saulės baterijose. „Tokiu būdu organiniai katalizatoriai atneša didžiausią naudą žmonijai“, – teigia Karališkoji mokslų akademija.

Nobelprize.org ir bernardinai.lt informacija