برنده جایزه نوبل شیمی یکی از ابزارهای ساخت مولکول ها


ساختن مولکول ها کار سختی است. اتم ها باید از طریق مجموعه ای از واکنش های شیمیایی که اغلب کند ، پیچیده و بی معنی هستند ، در آرایش خاصی شرکت کنند. جایزه نوبل شیمی در سال 2021 دو دانشمند را به رسمیت می شناسد که در ابتدای قرن ابزاری را ایجاد کردند که باعث ایجاد تحول در تولید مولکول های جدید توسط شیمی دانان شد و این فرایند را سریعتر و دوستدار محیط زیست کرد.

فهرست شیمیدانان موسسه ماکس پلانک در کوهلنفورشونگ ، مولهایم نر روهر آلمان و دیوید مک میلان از دانشگاه پرینستون به دلیل توسعه مستقل از کاتالیزورهای آلی به این روش جایزه دادند. این روش ارگانوکاتالیز نامتقارن نامیده می شود. به آکادمی سلطنتی علوم سوئد در یک کنفرانس خبری در 6 اکتبر در استکهلم اعلام کرد که این دو نفر 10 میلیون کرون سوئد (بیش از 1.1 میلیون دلار) جایزه خواهند داشت.

HN Cheng ، رئیس انجمن شیمی آمریکا ، می گوید: “این یک کار بسیار مهم است.

چنگ می گوید: “ما می توانیم شیمی دانان را جادوگران با عصای جادویی در آزمایشگاه بدانیم.” “ما باتوم را تکان می دهیم و واکنش همچنان ادامه دارد.” او می گوید این برندگان نوبل “چوب جدیدی” به شیمی دانان دادند که بسیار کارآمدتر و کمتر بی فایده است.

مولکولهای جدید اغلب برای ساخت داروهای جدید یا مواد جدید نیاز به ساخت مواد شیمیایی ساده دارند. اما این اجزای سازنده شیمیایی را نمی توان با هم ریخت. در عوض ، آنها باید با یک سری واکنش های شیمیایی با دقت در آرایش صحیح ادغام شوند. بسیاری از واکنشهای شیمیایی دو شکل از یک مولکول تولید می کنند که بازتاب یکدیگر هستند و اغلب این دو شکل می توانند تأثیرات متفاوتی داشته باشند. به عنوان مثال ، تالیدومید ، دارویی که برای بیماری صبح در دهه های 1950 و 60 تجویز می شد ، به دلیل بازتاب این مولکول باعث نقص مادرزادی در بیش از 10 هزار نوزاد شد.SN: 94/12/24) در نتیجه ، تشکیل و کنترل این مولکول های نامتقارن ، که نسخه ای از یک مولکول تولید می شود ، برای توسعه داروها اهمیت ویژه ای دارد.

واکنشهای شیمیایی را می توان توسط کاتالیزورها تجمع داد – اسبهای مولکولی که واکنشهای شیمیایی را بدون تبدیل شدن توسط آنها تسریع می کنند. از نظر تاریخی ، شیمیدانان دو نوع کاتالیزور را شناخته اند: آنزیم ها و مجتمع های فلزی. آنزیم ها پروتئین های بزرگ و پیچیده ای هستند که توسط تکامل شناسان برای انجام واکنش های شیمیایی بسیار خاص در بدن مورد تقدیر قرار می گیرند ، اما استفاده از آنها در مقیاس بزرگ در آزمایشگاه دشوار است. فلزات مانند پلاتین یا کبالت نیز می توانند برخی واکنشها را آغاز کنند ، اما بسیاری از آنها فقط در محیطهای بدون هوا و بدون آب عمل می کنند که دستیابی به آنها در زمینه های تولید دشوار است.SN: 2/21/17) علاوه بر این ، بسیاری از کاتالیزورهای فلزی برای محیط زیست سمی هستند و خرید آنها گران است.

در بیشتر تاریخ شیمی ، این تنها ابزار در دسترس شیمی دانانی بود که می خواستند مولکول های جدیدی بسازند. پرنیلا ویتینگ-ستفشید ، شیمی دان و عضو کمیته نوبل شیمی در دانشگاه فناوری چالمرز در گوتنبرگ سوئد ، در یک کنفرانس خبری گفت: “اما در سال 2000 ، همه چیز تغییر کرد.”

بنیامین لیست ، سپس در موسسه تحقیقاتی اسکریپس در لا جولا ، کالیفرنیا ، در حال مطالعه واکنش آلدول بود که دو مولکول را با پیوندهای کربنی به یکدیگر متصل می کند. در باکتری ها ، چنین واکنش هایی برای تبدیل غذا به انرژی مهم هستند و بر یک آنزیم بزرگ و پیچیده به نام آلدولس A تکیه می کنند ، اما بخش کوچکی از آنزیم در واقع واکنش را کاتالیز می کند ، اما در لیست مشخص شده است. اسید آمینه منفرد – پرولین – می تواند به عنوان این پروتئین تمیز بزرگ عمل کند در حالی که یک نسخه از محصول نهایی بیشتر از نسخه دیگر تولید می کند.

لیست بنیامین در راهرو موسسه تحقیقات زغال سنگ مکس پلانک قرار دارد
فهرست بنیامین موسسه ماکس پلانک در Kohlenforschung کشف کرد که یک اسید آمینه می تواند به عنوان یک آنزیم بزرگ و اضافی در تشخیص واکنش های پرولین-شیمیایی عمل کرده و منجر به روش جدیدی برای کاتالیز شود.ਐਮ فرانک وینکن برای MPG

لیست در یک کنفرانس خبری گفت: “وقتی این آزمایش را انجام دادم ، نمی دانستم چه اتفاقی می افتد و فکر کردم احتمالاً یک ایده احمقانه است.” “وقتی دیدم کار می کند ، متوجه شدم که می تواند چیز بزرگی باشد.”

مک میلان ناشناخته از لیست ، در همان زمان به دنبال کاتالیزورهای بیولوژیکی جایگزین بود. مک میلان ، سپس در دانشگاه کالیفرنیا ، برکلی ، بر واکنش شیمیایی دیگری تمرکز کرد ، واکنش Deals-Alder ، که حلقه هایی از اتم های کربن را تشکیل می دهد.SN: 11/18/50) این یک واکنش مهم است که امروزه برای تمایز محصولات به عنوان قلقلک های لاستیکی و دارویی استفاده می شود ، اما بسیار کندتر بوده و بر کاتالیزورهای فلزی ظریف تری تکیه می کند که در صورت خیس شدن کار نمی کنند. مک میلان مولکولهای آلی کوچکی را طراحی کرده است که عملکرد کاتالیزوری فلزات را به شیوه ای ساده تقلید می کند ، در حالی که از تولید دو تصویر لنز احتمالی از محصول نهایی نیز پشتیبانی می کند. وی این نوع جدید از کاتالیز را به نام “ارگانوکاتالیز نامتقارن” معرفی کرد.به ”

دیوید مک میلان در دفتر خود نشسته است
دیوید مک میلان از دانشگاه پرینستون ، مولکولهای آلی کوچکی را طراحی کرد که به سادگی عملکرد کاتالیزوری فلزات را تقلید کرده و جایزه نوبل شیمی در سال 2021 را برای وی به ارمغان آورد.دنیس اپلویت / دفتر ارتباطات / دانشگاه پرینستون (2012)

لیست ها و اکتشافات مک میلان طی دو دهه آینده در جستجوی یافتن ارگانوکاتالیست های بیشتری ، که در کشف مواد مخدر و سایر کاربردها کمک کرده اند ، منفجر شده است.

پیتر سومفی ، شیمی دان دانشگاه لوند در سوئد و عضو کمیته شیمی نوبل ، در یک کنفرانس خبری گفت که حدود 35 درصد از تولید ناخالص داخلی جهان به کاتالیز بستگی دارد. “ما در حال حاضر یک ابزار قدرتمند جدید برای ساختن مولکول های آلی داریم” ، ابزاری که می تواند بسیار کارآمدتر و سبزتر از روش های قبلی باشد.

Somfy این پرش را به طور م usingثر با استفاده از روتوکسین strikingin غیر کارآمد انجام داد. این مولکول به خودی خود برای شیمی دانان مفید نیست ، اما ساختار پیچیده آن ملاک خوبی برای مقایسه روشهای مختلف سنتز است. پیش از این ، شیمی دانان بر روی یک فرآیند بیهوده از 29 واکنش مختلف تکیه می کردند که در آن تنها 0.0009 درصد از مواد اولیه تبدیل به استریکنین می شد. Somfai گفت که با استفاده از رگنوکاتالیز اندام ، استریاسین اکنون تنها در 12 مرحله سنتز می شود و کل این فرآیند 7000 برابر کارآمدتر است. و از آنجا که این کارایی اضافی بدون استفاده از فلزات سمی به دست می آید ، یک ارگان سنتز مواد شیمیایی سازگار با محیط زیست ، rganocatalysis اندام است.

Somfie گفت: اگر ساختن مولکول های جدید مانند بازی شطرنج است ، رگنوکاتالیز اندام ها “بازی را کاملاً تغییر داده است”. این مانند افزودن مهره شطرنج جدید است که می تواند به روش های مختلف حرکت کند. “

دیدگاهتان را بنویسید