Nagroda Nobla z chemii 2021. Nowy rodzaj katalizatorów
Tegoroczna Nagroda Nobla z dziedziny chemii trafiła w ręce Benjamina Lista i Davida MacMillana za odkrycie nowej klasy organicznych katalizatorów. Przełomowe badania przeprowadzono ponad 20 lat temu i już wtedy czuli, że "to coś dużego".
Tworzenie cząsteczek od podstaw to niezwykle skomplikowany proces. Wykorzystuje się je w wielu różnych obszarach życia, m.in. do tworzenia nowych materiałów, magazynowania energii w akumulatorach czy opracowywania leków. Każde z tych zadań wymaga obecności katalizatorów, czyli substancji, które przyspieszają tempo reakcji chemicznych, nie wpływając tym samym na produkt końcowy. Katalizatory samochodowe przekształcają szkodliwe substancje ze spalin w związki obojętne. Z kolei enzymy obecne w naszych organizmach (jeden z rodzaju katalizatorów) są kluczowe dla naszego życia.
Przez długi czas nauka znała tylko dwa rodzaje katalizatorów: metale i enzymy. Benjamin List i David MacMillan udowodnili, że jest jeszcze jeden rodzaj katalizy, tzw. asymetryczna organokataliza, która opiera się na małych cząsteczkach organicznych.
Podczas rozmowy z Komitetem Noblowskim Benjamin List powiedział, że "przeczuwał, że jego odkrycie będzie czymś wielkim". Organiczne katalizatory faktycznie mogą doprowadzić do prawdziwej rewolucji.
Nowy rodzaj katalizatorów
Każdy katalizator organiczny ma stabilny szkielet węglowy, do którego przyłączają się inne grupy chemiczne (bardziej aktywne). Często w ich składzie znajdziemy tlen, azot, siarka czy fosfor. Są przyjazne dla środowiska i stosunkowo tanie w produkcji.
W chemii organicznej często powstają dwie różne cząsteczki, które są swoimi lustrzanymi odbiciami (jak nasze dłonie). Mogą one mieć zgoła odmienne właściwości, np. jeden z izomerów mieć właściwości lecznicze, a drugi toksyczne. Dlatego właśnie tak ważne jest, by skupić się na wytwarzaniu tylko tych cennych izomerów. Do tego idealnie nadaje się asymetryczna organokataliza.
Od 2000 r. organokataliza rozwija się w ekstremalnym tempie, a Benjamin List i David MacMillan są liderami w tej dziedzinie. Naukowcy wykazali, że katalizatory organiczne można wykorzystać do napędzania wielu reakcji chemicznych. Organokatalizatory przynoszą korzyści całej ludzkości - są przydatne do tworzenia nowych leków czy wydajniejszych ogniw fotowoltaicznych.
