Пояснення: проста ідея, яка каталізувала реакції, що змінюють гру
Проста ідея, яку придумали Ліст і Макміллан, працюючи незалежно, полягала в пошуку нових каталізаторів, речовин, що використовуються для прискорення хімічних реакцій, коли більшість вважала, що вони застрягли в існуючому, дещо неефективному наборі.
Лауреати 2021 року Бенджамін Ліст (ліворуч) і Девід Макміллан. (Веб-сайт Нобелівської премії) Прості ідеї часто найважче уявити, заявив комітет з Нобелівської премії, вручаючи цьогорічну Нобелівську премію з хімії Бенджаміну Лісту та Девіду МакМіллану.
Проста ідея, яку придумали Ліст і Макміллан, працюючи незалежно, полягала в пошуку нових каталізаторів, речовин, що використовуються для прискорення хімічних реакцій, коли більшість вважала, що вони застрягли в існуючому, дещо неефективному наборі.
| Головний приз з економіки праціНові каталізатори, отримані з хімічних речовин, що зустрічаються в природі, були більш екологічними та дешевшими, а також гарантували, що кінцевий продукт хімічної реакції був певного різновиду — і не потрібно було проходити процес очищення, щоб отримати бажаний тип сполуки.
За словами Нобелівського комітету, відкриття, яке було присуджено Нобелівській премії з хімії 2021 року, вивело молекулярну конструкцію на абсолютно новий рівень. Його використання включає дослідження нових фармацевтичних препаратів, а також він допоміг зробити хімію більш екологічною.
| Незалежні журналісти, які відстоювали свободу словаКаталізатори
Коли дві або більше сполук реагують з утворенням нових сполук, цьому процесу часто допомагають інші хімічні речовини, які не змінюються самі по собі, але допомагають прискорити реакцію. Ці каталізатори відомі принаймні з середини 19 століття, і сьогодні вони використовуються практично в кожному хімічному процесі.
Приблизно до 2000 року було відомо лише два види хімічних речовин, які діяли як ефективні каталізатори: метали, переважно важкі метали; і ферменти, природні важкі молекули, які сприяють всім життєзабезпеченим біохімічним процесам. Обидва ці набори каталізаторів мали обмеження.
Важкі метали дорогі, їх важко видобувати і токсичні для людей і навколишнього середовища. Незважаючи на найкращі процеси, в кінцевому продукті залишилися сліди; це створювало проблеми в ситуаціях, коли були потрібні сполуки дуже високої чистоти, як-от у виробництві ліків. Крім того, метали вимагали середовища без води та кисню, що було важко забезпечити в промислових масштабах.
З іншого боку, ферменти працюють найкраще, коли вода використовується як середовище для хімічної реакції. Але це не середовище, придатне для всіх видів хімічних реакцій.
Органокаталіз
Ліст і МакМіллан, обидва по 53 роки, почали експериментувати з простими органічними сполуками. Органічні сполуки в основному є природними речовинами, побудованими навколо атомів вуглецю і зазвичай містять водень, кисень, азот, сірку або фосфор. Хімічні речовини, що підтримують життя, такі як білки, які є довгими ланцюгами амінокислот (вуглецевих сполук, що містять азот і кисень), є органічними. Ферменти також є білками, а отже, органічними сполуками.
Ліст і Макміллан знали про попередні дослідження 1970-х років, в яких амінокислота під назвою пролін використовувалася як каталізатор деяких специфічних реакцій. Але його роль до кінця не вивчена. Вони почали працювати з окремими амінокислотами в ферментах — і здобули золото.
| Нобеля за розшифровку науки про дотикАсиметричний каталіз
Окремі амінокислоти мали додаткову перевагу: вони забезпечували отримання лише одного різновиду кінцевого продукту в реакції.
Речовини можуть мати абсолютно однаковий хімічний склад і молекулярну формулу; але сильно відрізняються за своїми властивостями. Вони відомі як ізомери. Одним із типів ізомерів є ті, які відрізняються тим, як окремі атоми орієнтовані в тривимірному просторі. Дві молекули можуть бути абсолютно однаковими, за винятком того, що вони є дзеркальним відображенням одна одної, як наші руки. Для простоти вчені часто називають ці молекули лівшами або правшами. Ця проста відмінність іноді може мати величезні наслідки, оскільки вона дозволяє молекулам зв’язуватися в різних місцях, коли вони взаємодіють з іншими молекулами.
Кінцевим продуктом хімічної реакції зазвичай є суміш лівих і правосторонніх молекул. Звичайні хімічні реакції, що проводяться в лабораторіях, не є селективними в цьому відношенні. Але природа є. Оскільки дзеркальні зображення можуть мати дуже різні властивості, природні процеси надзвичайно вибіркові та точні. Вони виробляють або ліву, або правосторонню молекулу.
Ліст і МакМіллан виявили, що, використовуючи природну сполуку, як-от амінокислоту, як каталізатор, вони отримували лише одне конкретне дзеркальне відображення кінцевого продукту. Пізніше це було названо асиметричним каталізом.
Ліст і МакМіллан придумали абсолютну зміну гри. Сфера органокаталізаторів, назва, яку Макміллан пізніше використав для опису цих нових наборів каталізаторів, вибухнула за останні два десятиліття. Вони виявили простий, геніальний інструмент, але його вплив був величезний, в основному у фармацевтичній промисловості, але також і в кількох інших місцях, сказав професор Р. Г. Бхат з Індійського інституту наукової освіти та досліджень в Пуні, який сам працює з органокаталізаторами. .
Доктор С. Чандрашекхар, директор Індійського інституту хімічних технологій у Хайдарабаді, сказав, що велике значення цієї роботи полягало в тому, що вона зробила процеси набагато безпечнішими та більш стійкими, ніж раніше.
| Перша Нобелівська премія з кліматичних наукЯ також дуже радий відзначити, що цього разу Нобелівський комітет вибрав прорив у чистій хімії. У минулому Нобелівська премія з хімії часто визнавала роботи, які по суті належали до сфери біології, сказав він.
Інформаційний бюлетень| Натисніть, щоб отримати найкращі пояснення за день у папку 'Вхідні'.
Поділіться Зі Своїми Друзями:
