برندگان جایزه نوبل شیمی 2021: توسعه ارگانوکاتالیز نامتقارن

برندگان جایزه نوبل شیمی در سال 2021 معرفی شدند و جایزه نوبل شیمی 2021 به طور مشترک به Benjamin List و David MacMillan بنجامین لیست و دیوید دبلیو مک میلان برای توسعه ارگانوکاتالیز نامتقارن تعلق گرفت. برنده جایزه نوبل شیمی 2021 دیوید مک میلان در سال 2021 با کاتالیزورهای فلزی کار کرد که به راحتی توسط رطوبت از بین رفت. او در این فکر بود که آیا می تواند نوع با دوام تری از کاتالیزور را با استفاده از مولکول های آلی ساده تولید کند؟ یکی از این موارد در کاتالیز نامتقارن آلی بود. در ادامه از جم شیمی به بررسی بیشتر از جایزه نوبل شیمی 2021 می پردازیم.

ساختن مولکول ها یک هنر دشوار است. بنیامین لیست و دیوید مک میلان جایزه نوبل شیمی 2021 را به دلیل توسعه یک ابزار دقیق جدید برای ساخت مولکولی: ارگانوکاتالیز دریافت می کنند. این امر تأثیر زیادی بر تحقیقات دارویی داشته و شیمی را سبزتر کرده است. بسیاری از زمینه ها و صنایع تحقیقاتی وابسته به توانایی شیمی دانان در ساختن مولکول هایی هستند که می توانند مواد کشسان و با دوام را تشکیل دهند، انرژی را در باتری ذخیره کرده یا از پیشرفت بیماری ها جلوگیری کنند. این کار نیاز به کاتالیزور دارد که موادی هستند که واکنش های شیمیایی را کنترل و تسریع می کنند، بدون اینکه بخشی از محصول نهایی شوند. به عنوان مثال، کاتالیزورها در اتومبیل مواد سمی موجود در دود خروجی را به مولکول های بی ضرر تبدیل می کنند. بدن ما همچنین حاوی هزاران کاتالیزور به شکل آنزیم است که مولکول های لازم برای زندگی را اسکن می کند.

بنابراین کاتالیزورها ابزارهای اساسی برای شیمیدانان هستند، اما محققان مدت ها معتقد بودند که در اصل فقط دو نوع کاتالیزور موجود است: فلزات و آنزیم ها. بنیامین لیست و دیوید مک میلان جایزه نوبل شیمی 2021 را دریافت می کنند زیرا در سال 2000، مستقل از یکدیگر، نوع سوم کاتالیز را ایجاد کردند. به آن ارگانوکاتالیز نامتقارن گفته می شود و بر روی مولکول های آلی کوچک ایجاد می شود.

یوهان آکویست، رئیس کمیته نوبل شیمی می گوید: “این مفهوم برای کاتالیز به همان سادگی و ابتکاری است و واقعیت این است که بسیاری از مردم تعجب کرده اند که چرا ما قبلاً به آن فکر نکرده بودیم.”

کاتالیزورهای آلی دارای چارچوبی پایدار از اتم های کربن هستند که گروه های شیمیایی فعال تری می توانند به آن متصل شوند. این ها اغلب حاوی عناصر مشترک مانند اکسیژن، نیتروژن، گوگرد یا فسفر هستند. این بدان معناست که این کاتالیزورها هم سازگار با محیط زیست هستند و هم ارزان تولید می شوند.

گسترش سریع در استفاده از کاتالیزورهای آلی عمدتا به دلیل توانایی آنها در هدایت کاتالیز نامتقارن است. هنگامی که مولکول ها در حال ساختن هستند، اغلب شرایطی پیش می آید که دو مولکول مختلف می توانند شکل بگیرند، که – درست مانند دستان ما – تصویر آینه یکدیگر هستند. شیمیدانان اغلب فقط یکی از این موارد را می خواهند، به ویژه هنگام تولید داروسازی.

ارگانوکاتالیز با سرعتی شگفت انگیز از سال 2000 توسعه یافته است. بنیامین لیست و دیوید مک میلان همچنان در این زمینه پیشرو هستند و نشان داده اند که از کاتالیزورهای آلی می توان برای هدایت بسیاری از واکنش های شیمیایی استفاده کرد. با استفاده از این واکنش ها، محققان اکنون می توانند به طور موثرتری هر چیزی را از داروهای جدید گرفته تا مولکول هایی که می توانند نور را در سلول های خورشیدی جذب کنند، بسازند. به این ترتیب، کاتالیزورهای آلی بیشترین سود را برای بشریت به ارمغان می آورند.