Açıklama: Oyunun kurallarını değiştiren tepkileri katalize eden basit bir fikir

List ve MacMillan'ın bağımsız çalışarak ortaya koydukları basit fikir, yeni katalizörler aramaktı, kimyasal reaksiyonları hızlandırmak için kullanılan maddeler, çoğu kişinin var olan, bir şekilde verimsiz bir sette sıkışıp kaldıklarına inandıklarında.

2021 Ödül Kazananlar Benjamin List (solda) ve David Macmillan. (Nobel Ödülü web sitesi)

Nobel Ödülü komitesi, Benjamin List ve David MacMillan'ı bu yılki Kimya Nobel'i ile onurlandırırken, basit fikirlerin genellikle hayal edilmesi en zor olan olduğunu söyledi.

List ve MacMillan'ın bağımsız çalışarak ortaya koydukları basit fikir, yeni katalizörler aramaktı, kimyasal reaksiyonları hızlandırmak için kullanılan maddeler, çoğu kişinin var olan, bir şekilde verimsiz bir sette sıkışıp kaldıklarına inandıklarında.

Doğal olarak oluşan kimyasallardan türetilen yeni katalizörler daha yeşil ve daha ucuzdu ve kimyasal reaksiyonun nihai ürününün belirli bir çeşitte olmasını sağladı ve istenen türde bileşiği elde etmek için bir saflaştırma işleminden geçmesi gerekmedi.

Nobel komitesi, 2021 Nobel Kimya Ödülü'ne layık görülen keşfin moleküler yapıyı tamamen yeni bir düzeye taşıdığını söyledi. Kullanımları arasında yeni farmasötikler üzerine araştırma yapmak vardır ve ayrıca kimyanın daha yeşil olmasına yardımcı olmuştur.

katalizörler

İki veya daha fazla bileşik yeni bileşikler oluşturmak üzere reaksiyona girdiğinde, sürece genellikle kendilerini değiştirmeyen ancak reaksiyonu hızlandıran diğer kimyasallar yardımcı olur. Bu katalizörler en azından 19. yüzyılın ortalarından beri bilinmektedir ve bugünlerde hemen hemen her kimyasal işlemde kullanılmaktadır.

2000 yılına kadar sadece iki tür kimyasalın etkili katalizörler olarak işlev gördüğü biliniyordu: metaller, çoğunlukla daha ağır metaller; ve yaşamı destekleyen tüm biyokimyasal süreçleri kolaylaştıran, doğal olarak oluşan ağır moleküller olan enzimler. Bu katalizör setlerinin her ikisinin de sınırlamaları vardı.

Daha ağır metaller pahalıdır, madenciliği zordur ve insanlar ve çevre için toksiktir. En iyi proseslere rağmen son üründe izler kaldı; bu, ilaç imalatında olduğu gibi, çok yüksek saflıkta bileşiklerin gerekli olduğu durumlarda problemler ortaya çıkardı. Ayrıca metaller, endüstriyel ölçekte sağlanması zor olan su ve oksijen içermeyen bir ortam gerektiriyordu.

Öte yandan enzimler, kimyasal reaksiyon için bir ortam olarak su kullanıldığında en iyi şekilde çalışır. Fakat bu her türlü kimyasal reaksiyona uygun bir ortam değildir.

Organo-kataliz

Her ikisi de 53 yaşında olan List ve MacMillan, basit organik bileşiklerle deneyler yapmaya başladı. Organik bileşikler, çoğunlukla doğal olarak oluşan, bir karbon atomu çerçevesi etrafında inşa edilen ve genellikle hidrojen, oksijen, azot, kükürt veya fosfor içeren maddelerdir. Uzun amino asit zincirleri (azot ve oksijen içeren karbon bileşikleri) olan proteinler gibi yaşamı destekleyen kimyasallar organiktir. Enzimler ayrıca proteinlerdir ve dolayısıyla organik bileşiklerdir.

List ve MacMillan, bazı spesifik reaksiyonlarda katalizör olarak prolin adı verilen bir amino asidin kullanıldığı 1970'lerden önceki araştırmaların farkındaydı. Ancak rolü tam olarak keşfedilmedi. Enzimlerdeki bireysel amino asitlerle çalışmaya başladılar ve altın kazandılar.

asimetrik kataliz

Tek tek amino asitlerin ek bir avantajı vardı: reaksiyonda son ürünün yalnızca bir çeşidinin elde edilmesini sağladılar.

Maddeler tamamen aynı kimyasal bileşime ve moleküler formüle sahip olabilir; yine de özelliklerinde büyük farklılıklar gösterir. İzomerler olarak bilinirler. Bir tür izomer, tek tek atomların üç boyutlu uzayda yönlendirilme biçiminde farklılık gösterenlerdir. Ellerimiz gibi birbirlerinin ayna görüntüsü olmaları dışında iki molekül tamamen aynı olabilir. Basitlik için, bilim adamları genellikle bu moleküllere solak veya sağlak olarak atıfta bulunur. Bu basit fark bazen çok büyük sonuçlar doğurabilir, çünkü moleküllerin diğer moleküllerle etkileşime girdiklerinde farklı konumlarda bağlanmasına izin verir.

Bir kimyasal reaksiyondaki son ürün, genellikle solak ve sağlak moleküllerin bir karışımıdır. Laboratuvarlarda yürütülen normal kimyasal reaksiyonlar bu konuda seçici değildir. Ama doğa öyle. Ayna görüntüleri çok farklı özelliklere sahip olabileceğinden, doğal süreçler son derece seçici ve kesindir. Solak veya sağlak bir molekül üretirler.

List ve MacMillan, bir amino asit gibi doğal bir bileşiği katalizör olarak kullanarak, son ürünün yalnızca belirli bir ayna görüntüsünü elde ettiklerini keşfettiler. Bu daha sonra asimetrik kataliz olarak adlandırıldı.

List ve MacMillan mutlak bir oyun değiştirici buldu. MacMillan'ın daha sonra bu yeni katalizör setlerini tanımlamak için kullandığı bir isim olan organo-katalizörler alanı, son yirmi yılda patladı. Pune'deki Hindistan Bilim Eğitimi ve Araştırma Enstitüsü'nden ve bizzat organo-katalizörlerle çalışan Prof RG Bhat, basit, dahiyane bir araç keşfettiler, ancak etkisi, başta ilaç endüstrisinde olmak üzere birçok başka yerde de çok büyük oldu, dedi. .

Haydarabad merkezli Hindistan Kimya Teknolojisi Enstitüsü müdürü Dr S Chandrashekhar, çalışmanın büyük öneminin, süreçleri eskisinden çok daha güvenli ve daha sürdürülebilir hale getirmesi olduğunu söyledi.

Nobel komitesinin bu sefer saf Kimyada bir atılım seçtiğini belirtmekten de çok mutluyum. Geçmişte, Kimya Nobel'i çoğunlukla biyoloji alanına ait olan çalışmaları tanıdı, dedi.

Bülten| Günün en iyi açıklayıcılarını gelen kutunuza almak için tıklayın

Arkadaşlarınla ​​Paylaş: