Nobelova nagrada za kemijo za razvoj asimetrične organokatalize

Gre za zelo natančno novo orodje oziroma metodo pospeševanja kemičnih reakcij, ki je imelo velik vpliv na farmacevtske raziskave in razvoj novih zdravil ter je obenem naredila kemijo bolj okolju prijazno, je odbor za Nobelove nagrade utemeljil svojo letošnjo odločitev.

Organokataliza se je v zadnjih dveh desetletjih razvijala z osupljivo hitrostjo. "S pomočjo teh reakcij lahko znanstveniki danes veliko učinkoviteje razvijajo vse mogoče, od novih zdravil do na primer molekul, ki lovijo svetlobo v solarnih celicah. Na ta način organokatalizatorji prinašajo največje koristi človeštvu," so še sporočili v Stockholmu.

"Številna raziskovalna področja in industrijske panoge so odvisni od sposobnosti kemikov, da gradijo molekule, ki lahko tvorijo elastične in vzdržljive materiale, hranijo energijo v baterijah ali zavirajo napredovanje bolezni. To delo zahteva katalizatorje, ki so snovi, ki nadzorujejo in pospešujejo kemične reakcije, ne da bi pri tem postale del končnega produkta," so dodali.

"Katalizatorji so tako temeljno orodje za kemike, a raziskovalci so dolgo verjeli, da sta načeloma na voljo le dva tipa katalizatorjev: kovine in encimi. Benjamin List in David MacMillan sta prejela Nobelovo nagrado za kemijo 2021 zato, ker sta leta 2000, neodvisno drug od drugega, razvila še tretji tip katalize. Imenuje se asimetrična organokataliza in temelji na majhnih organskih molekulah," je med drugim zapisal odbor.

Kot je poudaril Johan Aqvist, ki predseduje Nobelovemu odboru za kemijo, je ta koncept "preprost in obenem genialen", zato se številni dandanes sprašujejo, kako to, da se ga nihče ni že prej spomnil. Organski katalizatorji so stabilni, okolju prijazni in poceni, zato se organokataliza razvija z osupljivo hitrostjo.

Nagrajenca Nemec Benjamin List - rojen leta 1968 v Frankfurtu, danes zaposlen na nemškem Inštitutu Max Planck - ter David MacMillan - rojen prav tako leta 1968, a v škotskem mestu Bellshill, ki zdaj dela na ameriški univerzi Princeton - ostajata vodilna na tem področju.

List je odraščal z znanostjo, znanstvenike ima v družini in že med šolanjem je imel svoj manjši kemijski laboratorij. Njegova teta, razvojna biologinja Christiane Nüsslein-Volhard je Nobelovo nagrado dobila leta 1995. Po študiju v Berlinu je med drugim raziskoval tudi v ZDA, od leta 2003 pa je na inštitutu Maxa Plancka na oddelku za raziskovanje premoga, od leta 2005 je eden od direktorjev oddelka. Leta 2004 je bil za božič ravno na Tajskem, ki ga je prizadel cunami, a so ga na srečo preživeli vsi skupaj z družino.

MacMillan je sprva želel študirati fiziko, a je bilo v predavalnici za fiziko preveč mrzlo, kot je pojasnil. Ker je bilo v avditoriju za kemijo topleje, je zamenjal smer študija, a dodaja, da mu je bila tudi ta smer znanosti vedno blizu. Po študiju na Škotskem je odšel na raziskovanje v ZDA. Od leta 2006 dela na univerzi Princeton, kjer vodi laboratorij poimenovan po njem, nekaj časa je bil tudi vodja fakultete za kemijo.

Lani sta bili Nobelovi nagrajenki za kemijo Francozinja Emmanuelle Charpentier in Američanka Jennifer Doudna za razvoj genskih škarij CRISPR/Cas9.

Cerkovnik: Asimetrična organokataliza pomembna za proizvodnjo zdravil

Profesor na Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo Janez Cerkovnik je ocenil, da je letošnja Nobelova nagrada za kemijo zagotovo upravičena. Kot je pojasnil, je asimetrična organokataliza namreč močno pripomogla k razvoju v farmaciji, uporablja pa se jo med drugim tudi za sončne celice. "Ta kataliza se največ uporablja v farmaciji, ne samo za raziskave, ampak tudi v farmacevtski industriji," je povedal profesor organske kemije.

Pri tehnologiji gre namreč za sinteze izomernih učinkovin, ki so pravzaprav zdravilne učinkovine. Gre torej za molekule, ki so potem zdravila in se uporabljajo za zdravljenje. Kot je pojasnil Cerkovnik, se lahko molekula pri gradnji oz. sintezi v določenem trenutku sestavi na dva različna načina. Ti dve molekuli pa sta si potem zrcalni sliki, kar je v naravi pri organskih molekulah zelo pogost pojav. To pomeni, da sta na prvi pogled skoraj enaki, ampak se ju ne more prekriti.

"To je pomembno tudi pri zdravilih, ker pri zdravilnih učinkovinah je velikokrat tako, da je pri teh zrcalnih slikah ena slika molekule zdravilna učinkovina, njena zrcalna slika pa ni učinkovita, v nekaterih primerih je lahko celo škodljiva za telo ali ubije," je opozoril.

Prepričan je, da bo ta vrsta katalize igrala pomembno vlogo tudi pri zdravilih za covid-19, ki jih še razvijajo. "Gotovo bi lahko imela pomembno vlogo, ker so zdravila organske molekule," je pojasnil.

Razglasitve so se začele v ponedeljek

Razglasitve letošnjih prejemnikov Nobelovih nagrad so se začele v ponedeljek, ko so sporočili, da nagrado za medicino ali fiziologijo prejmeta ameriški fiziolog David Julius in armensko-ameriški molekularni biolog, rojen v Libanonu, Ardem Patapoutian za odkritje receptorjev za temperaturo in dotik.

V torek so podelili Nobelovo nagrado za fiziko japonsko-ameriškemu znanstveniku Syukuri Manabeju, Nemcu Klausu Hasselmannu in Italijanu Giorgiu Parisiju za njihov prispevek k vzpostavljanju podnebnih modelov in razumevanju kompleksnih fizikalnih sistemov.

Nobelov teden se bo v četrtek nadaljeval z nagrado za književnost, v petek pa za mir. V ponedeljek bo sledila še razglasitev Nobelove nagrade za ekonomijo.

Nagrade bodo tradicionalno podelili 10. decembra, na obletnico smrti ustanovitelja denarnega sklada Alfreda Nobela. Nagrajenci znanstvenih kategorij ter književnosti bodo predvidoma zaradi pandemije covida-19 nagrade tudi letos prejeli v svojih domovinah namesto v švedski prestolnici Stockholm. Nobelovo nagrado za mir običajno podelijo v norveški prestolnici Oslo.