24/10/2021

Нобелевскую премию по химии получат исследователи катализаторов

6 октября были объявле-
ны имена лауреатов Но-
белевской премии по химии
в 2021 году. Ее получили уче-
ные, открывшие новый тип
дешевых и безопасных ка-
тализаторов — Бенджамин
Лист из Германии и Дэвид
Макмиллан из США.
Эксперты считают тех-
нологию революционной
и очень важной, так как ка-
тализаторы применяются
в производстве топлива, ма-
териалов, лекарств, пищевых
добавок, удобрений и т. д.
Еще двадцать лет на-
зад химикам было извест-
но только два типа ка-
тализаторов — металлы
и белки. Однако крупные
(сотни и тысячи атомов)
и сложно устроенные моле-
кулы белков почти невоз-
можно синтезировать. Выде-
лять же ферменты из живых
организмов — крайне доро-
гое удовольствие. Так что
для промышленного ис-
пользования оставались
только металлические ка-
тализаторы. Однако с ними
связано несколько проблем.
Во-первых, многие из этих
металлов драгоценны или
экологически небезопас-
ны. Во-вторых, некоторые
из них работают лишь в от-
сутствие влаги и кислорода,
а этого трудно добиться при
массовом производстве.
Многие химики пытались
получить искусственные
ферменты, катализирующие
нужные реакции. Бенджа-
мин Лист изучал механизм
работы ферментов. Химик
знал, что еще в начале 1970-
х годов экспериментаторы
пробовали в качестве ката-
лизатора аминокислоту про-
лин, эксперименты не увен-
чались успехом, но будущий
лауреат продолжил их. Ами-
нокислота оказалась хоро-
шим катализатором опре-
деленных реакций, притом
избирательным — из двух
оптических изомеров один
синтезировался куда чаще
другого. Пролин — это очень
дешевое в производстве
и экологически чистое ве-
щество. В отличие от своих
предшественников Лист сра-
зу понял, какие перспективы
сулят такие катализаторы.
В это же время над орга-
ническими катализаторами
работал и Дэвид Макмиллан.
Он стремился создать веще-
ства, которые взаимодей-
ствовали бы с электронами
так же, как металлические
катализаторы. Исследова-
тель пришел к выводу, что
для этого соединение дол-
жно быть способно образо-
вать ионы иминия. Химик
опробовал несколько подхо-
дящих веществ, и они дей-
ствительно сработали. Неко-
торые молекулы оказались
еще и весьма избирательны-
ми к оптическим изомерам.
Лист и Макмиллан опуб-
ликовали свои результаты
практически одновременно,
в 2000 году. Они разработа-
ли множество соединений,
ускоряющих многие важные
реакции. Поиск и внедрение
новых органокатализаторов
продолжаются.

Версия для распечатки