Нобелівську премію з хімії присудили за асиметричний органокаталіз

Лауреатами Нобелівської премії з хімії в 2021 році стали Беньямін Ліст (Benjamin List) і Девід Макміллан (David MacMillan) - за розвиток асиметричного органокаталізу. За церемонією оголошення лауреатів і коментарями експертів можна стежити в прямому ефірі на сайті Премії. Детальніше про дослідження та досягнення лауреатів розповідає прес-реліз Нобелівського комітету.

BREAKING NEWS: The 2021 #NobelPrize in Chemistry has been awarded to Benjamin List and David W.C. MacMillan “for the development of asymmetric organocatalysis.” pic.twitter.com/SzTJ2Chtge

— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 6, 2021

До кінця ХХ століття хіміки знали тільки два види каталізаторів - речовин, які прискорюють хімічні реакції. У перших за прискорення відповідають атоми металів, другі - ферменти. Металеві каталізатори використовують у промисловості, але реакції на каталізаторах з атомами металів зазвичай неспецифічні, тобто складно контролювати продукт на виході - наприклад, вони можуть давати суміш дзеркальних ізомерів (енантіомерів) однієї речовини. Ферменти зустрічаються в живих організмах, і вони якраз вкрай специфічні, тобто прискорюють строго певну реакцію або кілька. Але всередині людської або бактеріальної клітини може просто не знайтися ферменту, що підходить під конкретну реакцію, яку потрібно запустити в промислових масштабах. Лауреати цього року відкрили третій вид каталізу. Беньямін Ліст звернув увагу на те, що деякі каталізатори ставляться відразу до обох різновидів: наприклад, у клітинах людини є чимало ферментів, в активному центрі яких (там, де відбувається безпосередня реакція) розташований атом металу. Але деякі ферменти справляються і без нього, обходячись одними тільки амінокислотами - а значить, амінокислоти можна зробити каталізаторами самі по собі, виділивши з великої молекули ферменту. Так, Ліст з'ясував, що пролін - одна з найменших амінокислот - сама по собі може працювати каталізатором. Девід Макміллан прийшов до тієї ж ідеї з іншого боку. Він працював з каталізаторами на основі атомів металів і шукав способи зробити їх більш специфічними. Він навіть підібрав умови, за яких це могло б бути можливим - але вони виявилися занадто складними для застосування в промисловості. Тому Макміллан переключився на невеликі органічні молекули і замінив атом металу в каталізаторі на іон імінія. Роботи обох лауреатів вийшли в одному і тому ж 2000-му році - і з тих пір органічних каталізаторів стає все більше і більше. Серед їхніх переваг не тільки дешевизна, а й те, що вони вміють працювати в ланцюжку, тобто скорочувати час на виробництво складних органічних молекул. Крім того, завдяки своїй специфічності вони дозволяють отримувати тільки потрібний ізомер речовини - тому органокаталіз і назвали асиметричним - і це буває дуже важливо, наприклад, у тих випадках, коли ліки є в двох дзеркальних формах, але працюють безпосередньо ліками тільки в одній. Цього разу знову не збувся найавторитетніший з прогнозів на нобеліатів - від агентства Clarivate. На думку аналітиків Clarivate, які будують список своїх фаворитів на основі цитованості їхніх статей, лауреатом премії з хімії цього року мав стати один із трьох учених: Баррі Холлівелл - за дослідження вільних радикалів, Вільям Йоргенсен - за роботи з обчислювальної хімії або Міцуо Савамото - за відкриття реакції радикальної полімеризації з перенесенням атома.

При цьому з фізіологією і медициною в 2021 році Clarivate теж не вгадали - премія дісталася Девіду Джуліусу і Ардему Патапутяну за відкриття рецепторів болю, температури і дотиків. А ось з фізикою вгадали рік у рік - лауреатами стали Сюкуро Манабе, Клаус Хассельман і Джорджо Парізі, причому останній був у прогнозі аналітиків від цього року.

У 2020 році премія дісталася біохімікам - Дженніфер Дудні і Еммануель Шарпантьє, за розвиток технології CRISPR/Cas9, яка дозволяє точково редагувати ДНК. Детальніше про саму технологію, її можливості та межі застосовності ми розповіли в тексті «Ці літери повинен знати кожен».

У 2019 році премію розділили троє розробників літій-іонних батарей: Джон Гуденаф, Стенлі Віттінгем і Акіра Есіно. Детальніше про історію відкриття, принципи роботи та роль акумуляторів у житті людства читайте в матеріалі «Заряджений» Нобель «».