Dodano: 06 październik 2021r.

Ogłoszono laureatów Nagrody Nobla 2021 z chemii

Tegoroczna Nagroda Nobla z chemii została przyznana Benjaminowi Listowi i Davidowi MacMillanowi „za rozwój asymetrycznej katalizy organicznej”.

Ogłoszono laureatów Nagrody Nobla 2021 z chemii

 

W poniedziałek, od przyznania Nagrody Nobla z medycyny i fizjologii, ruszył Tydzień Noblowski. Nagrodę otrzymali David Juliuso i Ardem Patapoutianow „za odkrycie receptorów odczuwania temperatury i dotyku”. We wtorek Komitet Noblowski ogłosił laureatów Nagrody Nobla z fizyki, którą podzielili się Syukuro Manabe i Klaus Hasselmann oraz Giorgio Parisi. Manabe i Hasselmann zostali wspólnie nagrodzeni połową nagrody „za fizyczne modelowanie klimatu Ziemi, ilościowe określenie zmienności i wiarygodne przewidywanie globalnego ocieplenia”. Parisi został uhonorowany drugą połową Nagrody Nobla „za odkrycie wzajemnego oddziaływania nieporządku i fluktuacji w układach fizycznych od skali atomowej do planetarnej”. W czwartek Akademia Szwedzka ogłosi nazwisko laureata literackiej Nagrody Nobla, a w piątek Norweski Komitet Noblowski poinformuje o przyznaniu Pokojowej Nagrody Nobla. W następny poniedziałek poznamy laureata lub laureatów tzw. ekonomicznego Nobla, jedynej nagrody, której w swoim testamencie nie wymienił fundator nagrody Alfred Nobel. Nagrodę przyznaje Centralny Bank Szwecji.

Nagroda Nobla 2021 z chemii

Laureaci Nagrody Nobla 2021 z chemii - Benjamin List i David MacMillan - opracowali nowe i pomysłowe narzędzie do budowy cząsteczek: organokatalizę.

Naukowcy od dawna uważali, że dostępne są tylko dwa rodzaje katalizatorów: metale i enzymy. Niezależnie od siebie, Benjamin List i David MacMillan opracowali trzeci typ – asymetryczną katalizę organiczną, która opiera się na małych cząsteczkach organicznych.

Benjamin List zastanawiał się, czy do uzyskania katalizatora naprawdę potrzebny jest cały enzym. Przetestował, czy aminokwas zwany proliną może katalizować reakcję chemiczną. Okazało się, że trafił w dziesiątkę.

Z kolei David MacMillan pracował z katalizatorami metalowymi, które łatwo ulegały zniszczeniu pod wpływem wilgoci. Zastanawiał się, czy mógłby opracować trwalszy rodzaj katalizatora przy użyciu prostych cząsteczek organicznych. Jedna z nich okazała się doskonała w katalizie asymetrycznej.

Odkrycie asymetrycznej katalizy organicznej przeniosło budowę molekularną na zupełnie nowy poziom. Nie tylko uczyniło chemię bardziej ekologiczną, ale także znacznie ułatwiło wytwarzanie asymetrycznych cząsteczek.

Narzędzie do budowania cząsteczek

Budowanie cząsteczek to trudna sztuka. Benjamin List i David MacMillan otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii 2021 za opracowanie precyzyjnego narzędzia do budowy molekularnej: organokatalizy. 

Wiele obszarów badawczych i branż jest zależnych od zdolności chemików do konstruowania cząsteczek, które mogą tworzyć elastyczne i trwałe materiały, magazynować energię w bateriach lub hamować postęp chorób. Ta praca wymaga katalizatorów, czyli substancji, które kontrolują i przyspieszają reakcje chemiczne, nie stając się częścią produktu końcowego. Na przykład katalizatory w samochodach przekształcają toksyczne substancje zawarte w spalinach w nieszkodliwe cząsteczki. Nasze ciała zawierają również tysiące katalizatorów w postaci enzymów, które wykuwają cząsteczki niezbędne do życia.

Katalizatory są zatem podstawowymi narzędziami dla chemików, ale naukowcy od dawna uważali, że zasadniczo dostępne są tylko dwa rodzaje katalizatorów: metale i enzymy. Benjamin List i David MacMillan niezależnie od siebie opracowali trzeci rodzaj katalizy. Nazywa się to asymetryczną katalizą organiczną (organokatalizą) i opiera się na małych cząsteczkach organicznych.

- Ta koncepcja katalizy jest tak prosta, jak genialna, a faktem jest, że wiele osób zastanawiało się, dlaczego nie pomyśleliśmy o tym wcześniej – mówi Johan Åqvist z Komitetu Noblowskiego.

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, jak i tanie w produkcji.

Szybki rozwój zastosowania katalizatorów organicznych wynika przede wszystkim z ich zdolności do napędzania katalizy asymetrycznej. Podczas budowy cząsteczek, często zdarzają się sytuacje, w których mogą powstać dwie różne cząsteczki. Cząsteczki te – podobnie jak nasze dłonie – są swoim lustrzanym odbiciem. Chemicy często potrzebuję tylko jednej z nich, szczególnie przy produkcji farmaceutyków.

Asymetryczna kataliza organiczna rozwija się w zdumiewającym tempie od 2000 roku. Benjamin List i David MacMillan pozostają liderami w tej dziedzinie i wykazali, że katalizatory organiczne mogą być wykorzystywane do prowadzenia wielu reakcji chemicznych. Wykorzystując te reakcje, naukowcy mogą teraz wydajniej konstruować wszystko, od nowych farmaceutyków po cząsteczki, które mogą wychwytywać światło w ogniwach słonecznych. W ten sposób organokatalizatory przynoszą ludzkości największe korzyści.

Nagroda Nobla 2020 z chemii

W ubiegłym roku Nagrodę Nobla z chemii otrzymały dwie kobiety - Emmanuelle Charpentier i Jennifer Doudna. Panie zostały uhonorowane za opracowanie metody edycji genomu.

Emmanuelle Charpentier i Jennifer Doudna odkryły jedno z najlepszych narzędzi technologii genowej, opracowały metodę edycji genomu CRISPR/Cas9 nazywaną genetycznymi nożyczkami. Korzystając z tej technologii naukowcy mogą zmieniać DNA zwierząt, roślin i mikroorganizmów z niezwykle wysoką precyzją.

Genetyczne nożyczki zrewolucjonizowały nauki o życiu molekularnym, stworzyły nowe możliwości dla hodowli roślin, wnoszą wkład w innowacyjne terapie przeciwnowotworowe i mogą spełnić marzenie o leczeniu chorób dziedzicznych. Opracowane przez Charpentier i Doudnę molekularne narzędzie można wykorzystać do precyzyjnego nacięcia materiału genetycznego, umożliwiając łatwą zmianę "kodu życia". W swojej naturalnej postaci nożyczki genetyczne CRISPR/Cas9 rozpoznają DNA wirusów, ale Charpentier i Doudna udowodniły, że można je kontrolować, aby przecinać dowolną cząsteczkę DNA w określonym miejscu.

Nagrody Nobla z chemii

Regulamin Nagrody Nobla mówi, że można nią uhonorować maksymalnie trzy osoby. W zeszłym roku Fundacja Noblowska podwyższyła wysokość nagrody do 10 milionów koron szwedzkich. To w przeliczeniu daje około 950 tys. euro. Laureaci otrzymają także medal oraz dyplom.

Dotychczas przyznano 112 Nagród Nobla z chemii. Wśród laureatów jest Maria Curie-Skłodowska, która otrzymała Nagrodę Nobla z chemii w 1911 roku. Osiem lat wcześniej otrzymała Nagrodę Nobla z fizyki. Nobel z chemii sprawił, że była wówczas jedyną osobą, która dwukrotnie otrzymała tę prestiżową nagrodę.

Frederick Sanger jako jedyny dwukrotnie otrzymała Nagrodę Nobla z chemii. W 1958 został wyróżniony za pionierską metodę ustalania struktury białek, a w 1980 roku został nagrodzony za opracowanie metody sekwencjonowania DNA.

Najmłodszym noblistą z chemii jest Frédéric Joliot, który miał 35 lat, gdy odbierał nagrodę w 1935 roku. Frédéric otrzymał nagrodę wraz Irène Joliot-Curie - córką Marii Skłodowskiej-Curie, za odkrycie sztucznej promieniotwórczości. Najstarszy to Johna B. Fenn nagrodzony w 2002 roku. Podczas ceremonii rozdania nagród miał 85 lat.

 

Źródło: nobelprize.org, fot. Pixabay