Paskaidrots: vienkārša ideja, kas katalizēja spēles maiņas reakcijas
Vienkāršā ideja, ko Lists un Makmilans radīja, strādājot neatkarīgi, bija meklēt jaunus katalizatorus, vielas, ko izmanto ķīmisko reakciju paātrināšanai, kad lielākā daļa uzskatīja, ka tās ir iestrēgušas ar esošu, nedaudz neefektīvu komplektu.
2021. gada laureāti Bendžamins Lists (pa kreisi) un Deivids Makmilans. (Nobela prēmijas vietne) Vienkāršas idejas bieži vien ir visgrūtāk iedomāties, teica Nobela prēmijas komiteja, godinot Bendžaminu Listu un Deividu Makmilanu ar šī gada Nobela ķīmijas balvu.
Vienkāršā ideja, ko Lists un Makmilans radīja, strādājot neatkarīgi, bija meklēt jaunus katalizatorus, vielas, ko izmanto ķīmisko reakciju paātrināšanai, kad lielākā daļa uzskatīja, ka tās ir iestrēgušas ar esošu, nedaudz neefektīvu komplektu.
| Galvenā balva darba ekonomikāJaunie katalizatori, kas iegūti no dabā sastopamām ķīmiskām vielām, bija zaļāki un lētāki, un nodrošināja, ka ķīmiskās reakcijas galaprodukts bija noteiktas šķirnes, un tiem nebija jāveic attīrīšanas process, lai iegūtu vēlamo savienojuma veidu.
Atklājums, kam piešķirta Nobela prēmija ķīmijā 2021, ir pacēlis molekulāro būvniecību pilnīgi jaunā līmenī, paziņoja Nobela komiteja. Tā izmantošana ietver jaunu farmaceitisko līdzekļu izpēti, un tas ir arī palīdzējis padarīt ķīmiju zaļāku.
| Neatkarīgi žurnālisti, kuri iestājās par vārda brīvībuKatalizatori
Kad divi vai vairāki savienojumi reaģē, veidojot jaunus savienojumus, procesam bieži vien palīdz citas ķīmiskas vielas, kas pašas nemainās, bet palīdz paātrināt reakciju. Šie katalizatori ir zināmi vismaz kopš 19. gadsimta vidus un mūsdienās tiek izmantoti praktiski visos ķīmiskajos procesos.
jubilejas Harisona vecums
Līdz aptuveni 2000. gadam bija zināms, ka tikai divu veidu ķīmiskās vielas darbojās kā efektīvi katalizatori: metāli, galvenokārt smagāki metāli; un fermenti, dabā sastopamas smagās molekulas, kas veicina visus dzīvību uzturošos bioķīmiskos procesus. Abiem šiem katalizatoru komplektiem bija ierobežojumi.
Smagākie metāli ir dārgi, grūti iegūstami, un tie ir toksiski cilvēkiem un videi. Neskatoties uz labākajiem procesiem, galaproduktā palika pēdas; tas radīja problēmas situācijās, kad bija nepieciešami ļoti augstas tīrības savienojumi, piemēram, medikamentu ražošanā. Tāpat metāliem bija nepieciešama ūdens un skābekļa brīva vide, ko rūpnieciskā mērogā bija grūti nodrošināt.
No otras puses, enzīmi vislabāk darbojas, ja kā ķīmiskās reakcijas vidi izmanto ūdeni. Bet tā nav vide, kas piemērota visu veidu ķīmiskajām reakcijām.
Organiskā katalīze
Lists un Makmilans, abiem 53 gadus, sāka eksperimentēt ar vienkāršiem organiskiem savienojumiem. Organiskie savienojumi lielākoties ir dabā sastopamas vielas, kas veidotas ap oglekļa atomu karkasu un parasti satur ūdeņradi, skābekli, slāpekli, sēru vai fosforu. Dzīvību uzturošās ķīmiskās vielas, piemēram, olbaltumvielas, kas ir garas aminoskābju ķēdes (oglekļa savienojumi, kas satur slāpekli un skābekli), ir organiskas. Fermenti ir arī olbaltumvielas un līdz ar to organiskie savienojumi.
Lists un Makmilans zināja par agrākiem pētījumiem 1970. gados, kuros aminoskābe, ko sauc par prolīnu, tika izmantota kā katalizators dažās specifiskās reakcijās. Bet tā loma nebija pilnībā izpētīta. Viņi sāka strādāt ar atsevišķām aminoskābēm fermentos un ieguva zeltu.
| Nobels par pieskārienu zinātnes atšifrēšanuAsimetriskā katalīze
Atsevišķām aminoskābēm bija papildu priekšrocība: tās nodrošināja, ka reakcijā tika iegūta tikai viena gala produkta šķirne.
Vielām var būt tieši tāds pats ķīmiskais sastāvs un molekulārā formula; tomēr ļoti atšķiras pēc to īpašībām. Tos sauc par izomēriem. Viena veida izomēri ir tie, kas atšķiras ar to, kā atsevišķi atomi ir orientēti trīsdimensiju telpā. Divas molekulas varētu būt pilnīgi vienādas, izņemot to, ka tās ir viena otras spoguļattēli, piemēram, mūsu rokas. Vienkāršības labad zinātnieki šīs molekulas bieži dēvē par kreiļiem vai labročiem. Šai vienkāršajai atšķirībai dažreiz var būt milzīgas sekas, jo tas ļauj molekulām saistīties dažādās vietās, kad tās mijiedarbojas ar citām molekulām.
Ķīmiskās reakcijas galaprodukts parasti ir kreiso un labo molekulu maisījums. Parastās ķīmiskās reakcijas, ko veic laboratorijās, šajā ziņā nav selektīvas. Bet daba ir. Tā kā spoguļattēliem var būt ļoti dažādas īpašības, dabiskie procesi ir ārkārtīgi selektīvi un precīzi. Viņi ražo vai nu kreiso, vai labo roku molekulu.
Lists un Makmilans atklāja, ka, kā katalizatoru izmantojot dabisku savienojumu, piemēram, aminoskābi, viņi iegūst tikai vienu konkrētu galaprodukta spoguļattēlu. Vēlāk to nosauca par asimetrisko katalīzi.
List un MacMillan nāca klajā ar absolūtu spēles mainītāju. Organo-katalizatoru joma, nosaukums, ko MacMillan vēlāk izmantoja, lai aprakstītu šos jaunos katalizatoru komplektus, pēdējo divu desmitgažu laikā ir eksplodējusi. Viņi atklāja vienkāršu, ģeniālu rīku, taču tā ietekme ir bijusi milzīga, galvenokārt farmācijas nozarē, bet arī vairākās citās vietās, sacīja profesors RG Bhats no Indijas Zinātnes izglītības un pētniecības institūta Punē, kurš pats strādā ar organokatalizatoriem. .
Dr S Chandrashekhar, Haidarabadā bāzētā Indijas Ķīmiskās tehnoloģijas institūta direktors, sacīja, ka darba lielā nozīme ir tā, ka tas padarīja procesus daudz drošākus un ilgtspējīgākus nekā iepriekš.
yao ming māja
| Pirmais Nobels klimata zinātnei
Es arī ļoti priecājos atzīmēt, ka Nobela komiteja šoreiz izvēlējās izrāvienu tīrajā ķīmijā. Viņš teica, ka agrāk ķīmijas Nobels bieži ir atzinis darbu, kas būtībā piederēja bioloģijas sfērai.
Biļetens| Noklikšķiniet, lai savā iesūtnē iegūtu dienas labākos skaidrojumus
Dalieties Ar Draugiem:
