Magyarázat: Egyszerű ötlet, amely katalizálta a játékot megváltoztató reakciókat
Az egyszerű ötlet, amit List és MacMillan önállóan dolgozott ki, az volt, hogy új katalizátorokat keressenek, a kémiai reakciók felgyorsítására használt anyagokat, amikor a legtöbben azt hitték, hogy egy meglévő, kissé nem hatékony halmazhoz ragadtak.
A 2021-es díjazottak: Benjamin List (balra) és David Macmillan. (Nobel-díj honlapja) Az egyszerű ötleteket gyakran a legnehezebb elképzelni – mondta a Nobel-díj bizottság, miközben Benjamin List és David MacMillan kitüntette az idei kémiai Nobel-díjat.
Az egyszerű ötlet, amit List és MacMillan önállóan dolgozott ki, az volt, hogy új katalizátorokat keressenek, a kémiai reakciók felgyorsítására használt anyagokat, amikor a legtöbben azt hitték, hogy egy meglévő, kissé nem hatékony halmazhoz ragadtak.
| Munkagazdaságtan fődíjA természetben előforduló vegyi anyagokból nyert új katalizátorok zöldebbek és olcsóbbak voltak, és biztosították, hogy a kémiai reakció végterméke meghatározott fajtájú legyen – és nem kellett tisztítási folyamaton átmenniük ahhoz, hogy a kívánt típusú vegyületet kapják.
A 2021-es kémiai Nobel-díjjal jutalmazott felfedezés teljesen új szintre emelte a molekuláris konstrukciót – közölte a Nobel-bizottság. Felhasználása magában foglalja az új gyógyszerek kutatását, és hozzájárult a kémia környezetbarátabbá tételéhez is.
| Független újságírók, akik kiálltak a szólásszabadság mellettKatalizátorok
Ha két vagy több vegyület reakcióba lép, és új vegyületek keletkeznek, a folyamatot gyakran más vegyszerek is segítik, amelyek nem változnak önmaguktól, de segítik a reakció felgyorsítását. Ezeket a katalizátorokat legalább a 19. század közepe óta ismerték, és napjainkban gyakorlatilag minden kémiai folyamatban használják.
Körülbelül 2000-ig csak kétféle vegyszerről ismertek, hogy hatékony katalizátorként működtek: fémek, főleg nehezebb fémek; és enzimek, a természetben előforduló nehéz molekulák, amelyek elősegítik az életet fenntartó biokémiai folyamatokat. Mindkét katalizátorkészletnek voltak korlátai.
A nehezebb fémek drágák, nehezen bányászhatók, és mérgezőek az emberre és a környezetre. A legjobb eljárások ellenére nyomok maradtak a végtermékben; ez problémákat okozott olyan helyzetekben, ahol nagyon nagy tisztaságú vegyületekre volt szükség, például a gyógyszerek gyártása során. Ezenkívül a fémek víz- és oxigénmentes környezetet igényeltek, amit ipari méretekben nehéz volt biztosítani.
Az enzimek viszont akkor működnek a legjobban, ha vizet használnak a kémiai reakció közegeként. De ez nem mindenféle kémiai reakcióra alkalmas környezet.
Szerves katalízis
List és MacMillan, mindketten 53 évesek, egyszerű szerves vegyületekkel kezdtek kísérletezni. A szerves vegyületek többnyire természetben előforduló anyagok, amelyek szénatomok köré épülnek fel, és általában hidrogént, oxigént, nitrogént, ként vagy foszfort tartalmaznak. Az életfenntartó vegyszerek, mint például a fehérjék, amelyek aminosavak hosszú láncai (nitrogént és oxigént tartalmazó szénvegyületek) szervesek. Az enzimek is fehérjék, tehát szerves vegyületek.
List és MacMillan tudtak egy korábbi, 1970-es évekbeli kutatásról, amelyekben a prolin nevű aminosavat katalizátorként használták bizonyos specifikus reakciókban. De szerepét nem tárták fel teljesen. Elkezdtek dolgozni az egyes aminosavakkal az enzimekben – és aranyat ütöttek.
| Nobel az érintés tudományának megfejtéséértAszimmetrikus katalízis
Az egyes aminosavak további előnyt jelentenek: biztosították, hogy a reakcióban csak egyféle végterméket kapjunk.
Az anyagok kémiai összetétele és molekulaképlete pontosan azonos lehet; tulajdonságaikban mégis nagymértékben különböznek. Izomerekként ismertek. Az izomerek egyik típusa azok, amelyek az egyes atomok háromdimenziós térben való orientációjában különböznek. Két molekula lehet teljesen egyforma, kivéve, hogy egymás tükörképei, akár a kezünk. Az egyszerűség kedvéért a tudósok gyakran balkezesnek vagy jobbkezesnek nevezik ezeket a molekulákat. Ennek az egyszerű különbségnek néha óriási következményei lehetnek, mert lehetővé teszi, hogy a molekulák különböző helyeken kötődjenek, amikor kölcsönhatásba lépnek más molekulákkal.
A kémiai reakció végterméke általában bal- és jobbkezes molekulák keveréke. A laboratóriumokban végzett szokásos kémiai reakciók e tekintetben nem szelektívek. De a természet az. Mivel a tükörképek nagyon eltérő tulajdonságúak lehetnek, a természetes folyamatok rendkívül szelektívek és pontosak. Bal- vagy jobbkezes molekulát állítanak elő.
List és MacMillan felfedezte, hogy egy természetes vegyület, például egy aminosav katalizátorként való felhasználásával csak egy tükörképet kaptak a végtermékről. Ezt később aszimmetrikus katalízisnek nevezték el.
List és MacMillan egy abszolút játékmódosítóval rukkolt elő. Az organokatalizátorok területe – ezt a nevet később MacMillan használta ezen új katalizátorkészletek leírására – az elmúlt két évtizedben robbanásszerűen megnőtt. Felfedeztek egy egyszerű, ötletes eszközt, de hatása óriási volt, főleg a gyógyszeriparban, de számos más helyen is – mondta Prof RG Bhat, a Pune-i Indiai Tudományos Oktatási és Kutatási Intézet munkatársa, aki maga is szerves katalizátorokkal dolgozik. .
Dr. S. Chandrashekhar, a Hyderabadban székelő Indiai Kémiai Technológiai Intézet igazgatója elmondta, hogy a munka nagy jelentősége az volt, hogy a folyamatokat sokkal biztonságosabbá és fenntarthatóbbá tette, mint korábban.
| Az első Nobel a klímatudomány számáraNagy örömmel veszem tudomásul azt is, hogy a Nobel-bizottság ezúttal a tiszta kémia területén hozott áttörést. Korábban a kémiai Nobel gyakran elismert olyan munkát, amely alapvetően a biológia területéhez tartozott, mondta.
Hírlevél| Kattintson ide, hogy a nap legjobb magyarázóit megtalálja a postaládájában
Oszd Meg A Barátaiddal:
