НАУЧТЕХ

Доктор химических наук объяснил, за что дали Нобелевскую премию в 2021 году

В 2021 году нобелевскими лауреатами в области химии стали немец Бенджамин Лист и американец Дэвид Макмиллан. Доктор химических наук Константин Кудрявцев рассказал Metro, как их открытие используется в медицине
Профессор Дэвид Макмиллан получил Нобелевскую премию
Kena Betancur / 2021 Getty Images

Независимо друг от друга учёные разработали новый способ построения молекул – асимметрический органокатализ (основан на применении в качестве катализаторов небольших по размеру органических молекул). Ранее считалось, что есть всего два типа катализаторов, которые используются в химических реакциях, – на основе металлов и ферменты. В производстве лекарственных средств в качестве катализаторов до открытия нобелевских лауреатов в основном использовали металлокомплексные катализаторы, что создаёт определённые технологические трудности с очисткой целевых соединений и приводит к загрязнению окружающей среды .

Заведующий лабораторией химического синтеза и катализа МФТИ Константин Кудрявцев проводил собственные исследования в области асимметрического органокатализа, у него есть научные работы на эту тему. Он дал подробный комментарий, объяснив, чем открытия лауреатов так важны для обывателя.

– Химия – безграничная наука, в ней есть разделение на различные области, – рассказал Metro Константин Викторович. – То, за что присудили Нобелевскую премию, имеет отношение к органической химии. А конкретнее – к органическому синтезу. Это область науки, связанная с получением химических органических соединений, в том числе хиральных. Открытие коснулось многих из нас, поскольку 90 процентов лекарств в своей основе содержат синтетические органические вещества. И чтобы их эффективно получать, нужны действенные методы синтеза. А для эффективного синтеза необходим катализ, ускоряющий химические реакции. Эти ускорения могут происходить с помощью специально разработанного и добавленного в реакцию катализатора.

Учёный пояснил, что в середине прошлого века наиболее популярным методом проведения химических реакций был металлокомплексный катализ, то есть катализатор, ускоряющий химическую реакцию, содержал в своей структуре какой-либо металл. До сих пор в качестве катализаторов применяются палладий, платина. Однако, по словам Кудрявцева, требуется достаточно трудоёмкий процесс получения как самого катализатора, так и последующей очистки целевого вещества, поскольку следы металла в лекарственных субстанциях приводят к токсичности.

– Вот почему учёные пытались найти способ применять катализаторы, не содержащие в своей структуре металлы. Это удалось Макмиллану и Листу. Причём их исследования довольно свежие – их первые научные статьи по теме Нобелевской премии появились в начале нулевых. Дэвид Макмиллан специально синтезировал небольшие молекулы и с их помощью пробовал катализировать определённые типы химических реакций. В свою очередь, Лист обратил внимание на природные аминокислоты, сумев с их помощью эффективно катализировать широкий спектр реакций. Например, сейчас их активно используют в альдольной конденсации. Также лауреаты решили ещё одну проблему – при использовании традиционных металлокомплексных катализаторов ряд химических процессов был невозможен, а органокатализаторы позволяют проводить ранее невозможные асимметрические реакции двух и более компонентов.

Эксперт обратил внимание, что Нобелевскую премию зачастую вручают достаточно возрастным учёным и случай с Макмилланом и Листом – исключение.

– Нобелевский комитет обращает внимание на то, насколько эффективные исследования провели учёные, как часто их работы цитируются другими исследователями. Сейчас асимметрический органокатализ – общепризнанное и бурно развивающееся научное направление. Открытие нынешних лауреатов помогает получать активные фармацевтические ингредиенты для лекарств в промышленных масштабах.

СПРАВКА

Размер денежной премии, положенной за Нобелевку, в этом году составил 10 миллионов крон (1,19 миллиона долларов). 

Вручение награды состоится 10 декабря, в день смерти Альфреда Нобеля.

Предыдущие лауреаты:

2020-й: француженка Эммануэль Шарпантье и американка Дженнифер Даудна. За разработку метода редактирования генома.

2019-й: американец Джон Гуденаф, британец Стэнли Уиттингем, японец Акира Ёсино. За совершенствование литий-ионных аккумуляторов.

2018-й: американка Фрэнсис Арнольд – за исследование эволюции ферментов, американец Джордж Смит, британец Грег Уинтер – за исследование пептидов и антител методом фагового дисплея.

....

1956-й: советский учёный Николай Семёнов и британец Сирил Норман Хиншелвуд. За исследования в области механизма химических реакций.