Обяснено: Проста идея, която катализира реакциите, променящи играта
Простата идея, която Лист и Макмилан измислиха, работейки независимо, беше да търсят нови катализатори, веществата, използвани за ускоряване на химичните реакции, когато повечето вярваха, че са останали със съществуващ, донякъде неефективен набор.
Лауреати за 2021 Бенджамин Лист (вляво) и Дейвид Макмилън. (сайт на Нобеловата награда) Простите идеи често са най-трудни за представяне, каза Нобеловият комитет, като удостои Бенджамин Лист и Дейвид Макмилън с тазгодишната Нобелова награда по химия.
Простата идея, която Лист и Макмилан измислиха, работейки независимо, беше да търсят нови катализатори, веществата, използвани за ускоряване на химичните реакции, когато повечето вярваха, че са останали със съществуващ, донякъде неефективен набор.
| Главна награда за икономика на трудаНовите катализатори, получени от естествено срещащи се химикали, бяха по-екологични и по-евтини и гарантираха, че крайният продукт от химическата реакция е от специфично разнообразие - и не е необходимо да преминават през процес на пречистване, за да се получи желаният тип съединение.
Откритието, на което бе присъдена Нобелова награда по химия за 2021 г., издигна молекулярната конструкция на изцяло ново ниво, каза Нобеловият комитет. Неговото приложение включва изследване на нови фармацевтични продукти и също така е помогнало да се направи химията по-екологична.
| Независими журналисти, които се застъпиха за свободата на изразяванеКатализатори
Когато две или повече съединения реагират, за да образуват нови съединения, процесът често се подпомага от други химикали, които не се променят сами, но спомагат за ускоряване на реакцията. Тези катализатори са известни поне от средата на 19-ти век и се използват в почти всеки химичен процес в наши дни.
До около 2000 г. се знае, че само два вида химикали действат като ефективни катализатори: метали, главно по-тежки метали; и ензими, естествено срещащи се тежки молекули, които улесняват всички поддържащи живота биохимични процеси. И двата комплекта катализатори имаха ограничения.
По-тежките метали са скъпи, трудни за добиване и токсични за хората и околната среда. Въпреки най-добрите процеси, в крайния продукт останаха следи; това създава проблеми в ситуации, когато се изискват съединения с много висока чистота, като например при производството на лекарства. Освен това металите изискват среда без вода и кислород, което е трудно да се осигури в промишлен мащаб.
Ензимите, от друга страна, работят най-добре, когато водата се използва като среда за химическата реакция. Но това не е среда, подходяща за всички видове химични реакции.
Органо-катализа
Лист и Макмилън, и двамата на 53, започнаха да експериментират с прости органични съединения. Органичните съединения са предимно естествено срещащи се вещества, изградени около рамка от въглеродни атоми и обикновено съдържащи водород, кислород, азот, сяра или фосфор. Поддържащите живота химикали като протеините, които са дълги вериги от аминокиселини (въглеродни съединения, съдържащи азот и кислород) са органични. Ензимите също са протеини и следователно органични съединения.
List и MacMillan са били наясно с по-ранни изследвания от 70-те години на миналия век, в които аминокиселина, наречена пролин, е била използвана като катализатор в някои специфични реакции. Но ролята му не е напълно проучена. Те започнаха да работят с отделни аминокиселини в ензими - и стигнаха до злато.
| Нобел за дешифриране на науката за докосванетоАсиметрична катализа
Отделните аминокиселини имаха допълнително предимство: те гарантираха, че в реакцията се получава само един вид от крайния продукт.
Веществата могат да имат абсолютно същия химичен състав и молекулярна формула; но се различават значително по своите свойства. Те са известни като изомери. Един вид изомери са тези, които се различават по начина, по който отделните атоми са ориентирани в триизмерното пространство. Две молекули могат да бъдат абсолютно еднакви, с изключение на това, че са огледални образи една на друга, като нашите ръце. За простота учените често наричат тези молекули лява или дясна ръка. Тази проста разлика понякога може да има огромни последици, тъй като позволява на молекулите да се свързват на различни места, когато взаимодействат с други молекули.
Крайният продукт в химическата реакция обикновено е смес от лява и дясна молекула. Нормалните химични реакции, провеждани в лаборатории, не са селективни в това отношение. Но природата е такава. Тъй като огледалните изображения могат да имат много различни свойства, естествените процеси са изключително селективни и прецизни. Те произвеждат или лява или дясна молекула.
List и MacMillan откриха, че използвайки естествено съединение като аминокиселина като катализатор, те получават само едно специфично огледално изображение на крайния продукт. Това по-късно беше наречено асиметрична катализа.
List и MacMillan измислиха абсолютна промяна в играта. Областта на органо-катализаторите, име, която Макмилан по-късно използва, за да опише тези нови комплекти катализатори, експлодира през последните две десетилетия. Те откриха прост, гениален инструмент, но въздействието му е огромно, главно във фармацевтичната индустрия, но също и на няколко други места, каза проф. Р. Г. Бхат от Индийския институт за научно образование и изследвания в Пуна, който самият работи с органични катализатори. .
Д-р S Chandrashekhar, директор на базирания в Хайдерабад Индийски институт по химически технологии, каза, че голямото значение на работата е, че тя направи процесите много по-безопасни и по-устойчиви от преди.
| Първа Нобелова награда за наука за климатаСъщо така съм много щастлив да отбележа, че Нобеловата комисия този път избра пробив в чистата химия. В миналото Нобеловата награда по химия често е признавала работа, която по същество принадлежи към областта на биологията, каза той.
бюлетин| Кликнете, за да получите най-добрите обяснения за деня във входящата си кутия
Споделете С Приятелите Си:
