Pojasnjeno: Preprosta ideja, ki je katalizirala reakcije, ki spreminjajo igro
Enostavna ideja, ki sta si jo List in MacMillan zamislila pri neodvisnem delu, je bila iskati nove katalizatorje, snovi, ki se uporabljajo za pospeševanje kemičnih reakcij, ko je večina verjela, da so obtičali z obstoječim, nekoliko neučinkovitim nizom.
Nagrajenca za leto 2021 Benjamin List (levo) in David Macmillan. (spletno mesto Nobelove nagrade) Enostavne ideje si je pogosto najtežje predstavljati, je dejal odbor za Nobelovo nagrado, medtem ko je Benjaminu Listu in Davidu MacMillanu podelil letošnjo Nobelovo nagrado za kemijo.
Enostavna ideja, ki sta si jo List in MacMillan zamislila pri neodvisnem delu, je bila iskati nove katalizatorje, snovi, ki se uporabljajo za pospeševanje kemičnih reakcij, ko je večina verjela, da so obtičali z obstoječim, nekoliko neučinkovitim nizom.
| Glavna nagrada za ekonomijo delaNovi katalizatorji, pridobljeni iz naravnih kemikalij, so bili bolj zeleni in cenejši ter so zagotovili, da je bil končni produkt kemične reakcije posebne sorte – in ni bilo treba iti skozi postopek čiščenja, da bi dobili želeno vrsto spojine.
Odkritje, ki mu je bila podeljena Nobelova nagrada za kemijo 2021, je molekularno konstrukcijo dvignilo na povsem novo raven, je dejal Nobelov odbor. Njegove uporabe vključujejo raziskave novih farmacevtskih izdelkov, pripomogla pa je tudi k bolj zeleni kemiji.
| Neodvisni novinarji, ki so se zavzeli za svobodo izražanjaKatalizatorji
Ko dve ali več spojin reagirata in tvorita nove spojine, procesu pogosto pomagajo druge kemikalije, ki se same ne spremenijo, ampak pomagajo pospešiti reakcijo. Ti katalizatorji so znani vsaj od sredine 19. stoletja in se danes uporabljajo v tako rekoč vseh kemičnih procesih.
Do okoli leta 2000 sta bili samo dve vrsti kemikalij znani, da delujeta kot učinkoviti katalizatorji: kovine, predvsem težje kovine; in encimi, naravne težke molekule, ki olajšajo vse biokemične procese, ki podpirajo življenje. Oba sklopa katalizatorjev sta imela omejitve.
Težje kovine so drage, težko jih je pridobivati in strupene za ljudi in okolje. Kljub najboljšim procesom so v končnem izdelku ostale sledi; to je povzročalo težave v situacijah, ko so bile potrebne spojine zelo visoke čistosti, na primer pri izdelavi zdravil. Kovine so zahtevale tudi okolje brez vode in kisika, kar je bilo težko zagotoviti v industrijskem obsegu.
Po drugi strani pa encimi najbolje delujejo, če se voda uporablja kot medij za kemično reakcijo. Vendar to ni okolje, primerno za vse vrste kemičnih reakcij.
Organska kataliza
List in MacMillan, oba stara 53, sta začela eksperimentirati s preprostimi organskimi spojinami. Organske spojine so večinoma naravne snovi, zgrajene okoli okvirja ogljikovih atomov in običajno vsebujejo vodik, kisik, dušik, žveplo ali fosfor. Kemikalije, ki podpirajo življenje, kot so beljakovine, ki so dolge verige aminokislin (ogljikove spojine, ki vsebujejo dušik in kisik), so organske. Encimi so tudi beljakovine in zato organske spojine.
List in MacMillan sta se zavedala prejšnjih raziskav iz sedemdesetih let prejšnjega stoletja, v katerih je bila aminokislina, imenovana prolin, uporabljena kot katalizator v nekaterih specifičnih reakcijah. Toda njegova vloga ni bila v celoti raziskana. Začeli so delati s posameznimi aminokislinami v encimih - in dosegli zlato.
| Nobelova nagrada za dešifriranje znanosti o dotikuAsimetrična kataliza
Posamezne aminokisline so imele dodatno prednost: zagotovile so, da se v reakciji dobi le ena vrsta končnega produkta.
Snovi imajo lahko popolnoma enako kemično sestavo in molekulsko formulo; vendar se po svojih lastnostih zelo razlikujejo. Znani so kot izomeri. Ena vrsta izomerov so tisti, ki se razlikujejo po tem, kako so posamezni atomi orientirani v tridimenzionalnem prostoru. Dve molekuli bi lahko bili popolnoma enaki, le da sta zrcalni podobi ena druge, kot naše roke. Zaradi poenostavitve znanstveniki te molekule pogosto imenujejo levičarji ali desničarji. Ta preprosta razlika ima lahko včasih ogromne posledice, saj omogoča, da se molekule vežejo na različnih lokacijah, ko medsebojno delujejo z drugimi molekulami.
Končni produkt v kemični reakciji je običajno mešanica levih in desničarskih molekul. Običajne kemične reakcije, ki se izvajajo v laboratorijih, v tem pogledu niso selektivne. Ampak narava je. Ker imajo zrcalne slike lahko zelo različne lastnosti, so naravni procesi izjemno selektivni in natančni. Proizvajajo levo ali desno molekulo.
List in MacMillan sta odkrila, da sta z uporabo naravne spojine, kot je aminokislina kot katalizator, pridobila samo eno specifično zrcalno sliko končnega produkta. To so kasneje poimenovali asimetrična kataliza.
List in MacMillan sta se odločila za popolno spremembo igre. Področje organskih katalizatorjev, ime, ki ga je MacMillan kasneje uporabil za opis teh novih sklopov katalizatorjev, je v zadnjih dveh desetletjih eksplodiralo. Odkrili so preprosto, iznajdljivo orodje, vendar je bil njegov vpliv ogromen, predvsem v farmacevtski industriji, pa tudi na več drugih mestih, je povedal profesor RG Bhat z Indijskega inštituta za znanstveno izobraževanje in raziskave v Punu, ki sam dela z organskimi katalizatorji. .
Dr. S Chandrashekhar, direktor Indijskega inštituta za kemijsko tehnologijo s sedežem v Hyderabadu, je dejal, da je velik pomen dela v tem, da so procesi postali veliko varnejši in bolj trajnostni kot prej.
| Prva Nobelova nagrada za znanost o podnebjuZelo vesel sem tudi, da ugotavljam, da je Nobelov odbor tokrat izbral preboj v čisti kemiji. V preteklosti je Nobelova nagrada za kemijo pogosto priznavala delo, ki v bistvu spada v področje biologije, je dejal.
glasilo| Kliknite, da dobite najboljše razlage dneva v mapi »Prejeto«.
Delite S Prijatelji:
