Нобелевскую премию по химии в 2021 году дали за "развитие асимметричного органокатализа"

Нобелевскую премию по химии в 2021 году получили Бенджамин Лист и Дэвид У. Макмиллан "за развитие асимметричного органокатализа".

Вручение состоялось дистанционно в среду, 6 октября, и транслировалось на сайте Нобелевского комитета.

В пресс-релизе комитета отмечается, что Лист и Макмиллан удостоены премии за разработку нового точного инструмента для молекулярного конструирования — органокатализа. Это оказало большое влияние на фармацевтические исследования и сделало химию более экологичной. Так, многие области исследований и отраслей зависят от способности химиков конструировать молекулы, способные образовывать эластичные и прочные материалы, накапливать энергию в батареях или замедлять прогрессирование заболеваний.

Такой работе необходимы катализаторы — вещества, которые контролируют и ускоряют химические реакции, не становясь частью конечного продукта. Например, катализаторы в автомобилях превращают токсичные вещества в выхлопных газах в безвредные молекулы. Человеческие тела также содержат тысячи катализаторов в виде ферментов, которые вырезают молекулы, необходимые для жизни.

Таким образом, катализаторы являются фундаментальным инструментом для химиков. Однако исследователи долгое время считали, что, в принципе, доступны только два типа катализаторов: металлы и ферменты. Лист и Макмиллан удостоены Нобелевской премии по химии 2021 года, потому что в 2000 году они, независимо друг от друга, разработали третий тип катализа — асимметричный органокатализ. Он основывается на небольших органических молекулах.

"Эта концепция катализа настолько же проста, насколько и гениальна. И факт в том, что многие люди задавались вопросом, почему мы не подумали об этом раньше", — говорит председатель Нобелевского комитета по химии Йохан Аквист.

Органические катализаторы имеют стабильный каркас из атомов углерода, к которому могут присоединяться более активные химические группы. Они часто содержат общие элементы, такие как кислород, азот, серу или фосфор. Это означает, что катализаторы безвредны для окружающей среды и дешевы в производстве. Быстрое расширение использования органических катализаторов в первую очередь связано с их способностью управлять асимметричным катализом. При строительстве молекул часто возникают ситуации, когда могут образоваться две разные молекулы, которые являются зеркальным отражением друг друга. Химики часто нуждаются только в одной из них, особенно при производстве фармацевтических препаратов.

С 2000 года органокатализ развивается с поразительной скоростью. Бенджамин Лист и Дэвид Макмиллан остаются лидерами в этой области и показали, что органические катализаторы можно использовать для запуска множества химических реакций. Используя эти реакции, исследователи теперь могут более эффективно создавать что угодно, от новых фармацевтических препаратов до молекул, которые могут улавливать свет в солнечных элементах. Таким образом, органокатализаторы приносят наибольшую пользу человечеству.

В комитете отметили, что с 1901 по 2020 годы было присуждено 112 Нобелевских премий по химии. Одному лауреату присуждено 63 премии по химии, и на сегодняшний день премии удостоены 7 женщин. Всего один человек, Фредерик Сэнгер, был удостоен премии по химии дважды (в 1958 и 1980 годах). Самому молодому лауреату-химику было 35 лет — в 1935 году награду в этом возрасте получил Фредерик Жолио. Самый старый лауреат — Джон Б. Гуденаф, которого наградили в 97 лет.

Напомним, в 2020 году престижнейшую награду за достижения в области химии получили Эммануэль Шарпантье и Дженнифер А. Дудна "за разработку метода редактирования генома". В частности, они открыли один из самых точных инструментов генной технологии: генетические ножницы CRISPR/Cas9. Используя их, исследователи могут изменять ДНК животных, растений и микроорганизмов с чрезвычайно высокой точностью.

Годом ранее Нобелевскую по химии получили Джон Гуденоф, Стэнли Уиттинхэм и Акира Ёсино. Высшая международная научная награда по химии была присуждена "за разработку литий-ионных батарей". Эта легкая, перезаряжаемая и мощная батарея сегодня используется во всем — от мобильных телефонов до ноутбуков и электроавтомобилей.