2021 Nobel Kimya Ödülü
İsveç Kraliyet Bilimler Akademisi, 2021 Nobel Kimya Ödülü’nü,
Benjamin List’e (Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mülheim an der Ruhr, Almanya) ve David W.C. MacMillan’a (Princeton Üniversitesi, ABD) “geliştirilen asimetrik organokatalizör” için vermeye karar verdi.
Molekül İnşa Etmek için Ustaca Yapılmış bir Araç
Molekül inşa etmek zor bir sanattır. Benjamin List ve David MacMillan 2021 Nobel Kimya Ödülünü molekülleri oluşturmak için geliştirdikleri yeni kusursuz araç: organokatalizör ile kazandılar. Bunun eczacılığa ilişkin araştırmalarda çok büyük bir etkisi oldu ve kimyayı daha yeşil hale getirdi.
Birçok araştırma alanı ve sanayi, kimyagerlerin esnek ve dayanıklı materyaller üretme yeteneğine bağlıdır, örneğin enerjiyi pillerde depolamak ve hastalıkların ilerlemesini engellemek gibi. Bu çalışma, son ürünün bir parçası olmadan, kimyasal reaksiyonları hızlandırıp kontrol edilmesini sağlayan katalizör gerektirir. Örnek olarak, katalizörler arabaların egzoz dumanından çıkan toksik maddeleri zararsız moleküllere dönüştürebilir. Ayrıca bizim vücudumuzda, gerekli moleküllerin dönüşümünü sağlayan enzim biçiminde binlerce katalizör içerir.
Fotoğraf 1 : Enzim, aminoasitler- Kimyasal tepkimeyi katalizleyen aminoasitlerden ikisi
1: Enzimler yüzlerce amino asit içerirler ancak bunlarda sadece birkaç tanesi kimyasal tepkimede kullanılır. Benjamin List bütün bir enzimin gerçekten kataliz için gerekli olup olmadığını merak etmeye başladı.
2: Benjamin List basitçe, prolin adı verilen aminoasitdin bir kimyasal reaksiyonu katalizleyip katalizleyemediğini test etti. Bu çok iyi bir şekilde işe yaradı. Prolin kimyasal tepkimeler sırasında elektronları barındırabilecek ve elektron sağlayabilecek bir azot atomu içerir (Prolin, Mavi: Azot atomu. Kırmızı: Oksijen atomu)
Katalizörler böylece kimyagerler için temel araçlardır ancak araştırmacılar uzun süredir prensipte iki tür katalizör olduğuna inandılar: metaller ve enzimler. Benjamin List ve David MacMillan 2021 Kimya Nobel ödülünü kazandılar çünkü, 2000 yılında birbirlerinden bağımsız olarak üçüncü tür katalizörü geliştirdiler. Bu küçük organik molekülllerden oluşan katalizöre asimetrik organokatalizör adı verildi.
Kimya Nobel komitesi başkanı olan Johan Åqvist “Katalizör için bu konsept ustaca yapılmış olduğu gibi basittir de ve doğrusu birçok insan bunu neden daha önce düşünmedik diye merak ediyor” şeklinde açıklıyor.
Fotoğraf 2 : 1: David MacMillan nem ile kolayca parçalanan metal katalizörle çalıştı. Bu yüzden daha daha dayanıklı bir katalizör geliştirmenin mümkün olup olmayacağını merak etmeye başladı.
2: İminyum iyonlarını oluşturabilecek basit moleküller tasarladı. Bunlardan biri asimetrik kataliz için harika olabileceğini kanıtladı.
(Mavi: İminyum iyonu oluşturabilen azot atomu. Gri: Tepkimenin asimetrik olmasını sağlayan büyük kimyasal grup.)
Organik katalizörler daha aktif kimyasal grupların bağlanabileceği kararlı karbon grupları çerçevesinden oluşuyor. Genellikle, oksijen, azot, kükürt veya fosfor gibi yaygın elementleri içeriyorlar. Bu, bu tür katalizörlerin hem çevre dostu hem de üretilmesi ucuz oldukları anlamına geliyor.
Fotoğraf 3 : Birbirinin ayna görüntüsü olan moleküller.
Organik katalizörlerin hızlı genişlemesi birincil olarak asimetrik katalizleme kabiliyetlerine bağlıdır. Moleküller oluşturulurken, genellikle ellerimiz gibi birbirinin ayna görüntüsü olan iki farklı biçimde molekülün oluşma durumu mevcuttur. Özellikle eczacılık alanında, kimyagerler bunların sadece birini isterler.
Organokatalizörler 2000’lerden beri hayret verici bir hızla geliştirildiler. Benjamin List ve David MacMillan alanlarının lideri olarak kalarak, organik katalizörlerin çok sayıda kimyasal tepkime üretmek için kullanılabileceğini gösterdiler. Bu reaksiyonları kullanarak, güneş pili hücrelerinde ışığı yakalayabilen moleküllerden yeni ilaçlara kadar birçok alanda araştırmacılar yeni yapıları daha verimli şekilde inşa edebilir. Bu sayede organokatalizörler insan hayatına en büyük faydayı sağlıyorlar.
Kaynak: nobelprize.org