Fot. Nobelprize.org

Teoretycznie każdy, nawet najbardziej złożony związek chemiczny, można wytworzyć, mając odpowiednią liczbę właściwych atomów. Trzeba je tylko połączyć w odpowiedni sposób, we właściwych proporcjach i tak, by powstała cząsteczka o określonej budowie. W praktyce potrzebne są właściwe surowce, a do udanej syntezy często prowadzi wiele etapów, nierzadko przeprowadzanych pod wysokim ciśnieniem czy w wysokiej temperaturze (w takich warunkach reakcje zachodzą wydajniej). Szeroko stosowane są też katalizatory – substancje, które kontrolują i przyspieszają reakcje chemiczne, nie stając się częścią produktu końcowego. Są jak wspólny znajomy, dzięki któremu obce sobie osoby mogą stworzyć udany związek. Na przykład katalizatory w samochodach przekształcają toksyczne substancje zawarte w spalinach w nieszkodliwe cząsteczki. Także w naszych organizmach działają tysiące katalizatorów w postaci enzymów. Powstają dzięki nim cząsteczki niezbędne do życia.

Katalizatory są dla chemików podstawowymi narzędziami. Do niedawna uważano, że zasadniczo dostępne są tylko dwa rodzaje katalizatorów: metale (m.in. wanad, rtęć czy platyna) i enzymy. Tegoroczni nobliści w dziedzinie chemii – Benjamin List i David MacMillan – w 2000 r., niezależnie od siebie, opracowali trzeci rodzaj katalizy. Tak zwana asymetryczna organokataliza opiera się na małych cząsteczkach organicznych. W porównaniu do klasycznej katalizy z udziałem metali (coraz częściej odrzucanej przez przemysł farmaceutyczny) większość organokatalizatorów jest nietoksyczna, trwała w atmosferze tlenu i odporna na działanie powietrza i wody. Dodatkowo reakcje z ich udziałem są łatwe do przeprowadzenia. – Ta koncepcja katalizy jest tak samo prosta, co genialna. Faktem jest, że wiele osób zastanawiało się, dlaczego nie pomyśleliśmy o tym wcześniej – powiedział w środę, ogłaszając wynik, Johan Aqvist, przewodniczący Komitetu Nobla ds. Chemii.

Katalizatory organiczne mają stabilny szkielet z atomów węgla, do którego mogą przyłączać się bardziej aktywne grupy chemiczne. Często zawierają one pospolite pierwiastki, takie jak tlen, azot, siarka czy fosfor. Oznacza to, że katalizatory te są zarówno przyjazne dla środowiska (nie zawierają metali ciężkich), jak i tanie w produkcji. Szczególnie cenną zaletą katalizatorów organicznych jest ich zdolność do napędzania katalizy asymetrycznej. Kiedy budowane są cząsteczki, często zdarzają się sytuacje, w których mogą powstać dwie różne cząsteczki, które – podobnie jak nasze dłonie – są swoim lustrzanym odbiciem. Często tylko jedna postać cząsteczki ma potrzebne właściwości, co jest ważne zwłaszcza w przypadku farmaceutyków. Na przykład talidomid w postaci jednego enancjomeru był skutecznym lekiem uspokajającym, ale inny jego enencjomer, stosowany u kobiet ciężarnych, uszkadzał płód.

Tegoroczni nobliści w dziedzinie chemii pozostają liderami w rozwoju organokatalizy. Wykazali oni, że katalizatory organiczne mogą być wykorzystywane do prowadzenia wielu reakcji chemicznych. Wykorzystując te reakcje, naukowcy mogą teraz wydajniej konstruować niemal wszystko – od nowych farmaceutyków, po cząsteczki, które mogą wychwytywać światło w ogniwach słonecznych. Tworzone przez chemików nowe cząsteczki znajdują zastosowanie w wielu branżach. Mogą tworzyć elastyczne i trwałe materiały, magazynować energię w bateriach, hamować postęp chorób i leczyć je.

Benjamin List urodził się w roku 1968 we Frankfurcie. Doktorat uzyskał w roku 1997 na tamtejszym Uniwersytecie Goethego. Jest dyrektorem Max-Planck-Institut für Kohlenforschung w Mülheim an der Ruhr (Niemcy). David MacMillan urodził się w tym samym, co List roku 1968 w Bellshill w Wielkiej Brytanii. Doktorat obronił o rok wcześniej (1996 r.) na University of California w Irvine (USA). Jest profesorem Princeton University (USA). Laureaci podzielą się po równo nagrodą w wysokości 10 mln koron szwedzkich (ok. 980 tys. euro). 

Autor: Paweł Wernicki (PAP)