Все новости
Нобелевка за утонченную, но дешевую химию.
Нобелевка за утонченную, но дешевую химию.
Нобелевка за утонченную, но дешевую химию.
Нобелевка за утонченную, но дешевую химию.
Нобелевка за утонченную, но дешевую химию.
Нобелевская премия

Нобелевка за утонченную, но дешевую химию. Объясняем коротко (525 слов)

Беньямин Лист и Дэвид Макмиллан
© EPA-EFE/Claudio Bresciani
Нобелевскую премию по химии присудили Беньямину Листу и Дэвиду Макмиллану, которые дали новую жизнь органическим катализаторам и тем самым облегчили получение самых разных веществ

Очень многое из того, чем мы пользуемся, сделано из веществ, которые не получается просто взять — их надо получить. Делается это с помощью химических реакций. Некоторые реакции проделать легко. Например, чтобы аминокислоты прореагировали с сахарами, достаточно нагреть их вместе примерно до 180 градусов: мы постоянно это осуществляем, чтобы на еде образовалась румяная корочка. Но некоторые реакции либо протекают слишком медленно, либо вообще не начинаются, если к исходным веществам не добавить еще кое-что — катализаторы.

Катализаторы — это вещества, которые нужны в реакции, но сами в ней не участвуют. Первые катализаторы были открыты еще в XIX веке, но до недавнего времени их было всего два типа. Первый — металлы. Их недостаток в том, что в присутствии воды и кислорода они портятся, а вдобавок многие металлы вредны или редки. Так, в лаборатории какой-нибудь нефтегазовой компании можно увидеть сосуд, напоминающий обыкновенную кастрюлю, но эта кастрюля стоит дороже квартиры в Москве, потому что сделана из платины.

Второй тип катализаторов — это белки-ферменты. В нашем теле и в любом организме есть тысячи ферментов. Благодаря им жизнь существует во всей ее сложности. Ферменты действуют с потрясающей точностью и к тому же "включаются" друг за другом, позволяя протекать целому каскаду реакций. Но, как и прочие белки, ферменты устроены чрезвычайно сложно: один фермент образован сотнями аминокислот, напоминая тарелку с макаронами (точнее, всего с одной, но чрезвычайно длинной и неоднородной).

В 1990-х годах Беньямин Лист задумался о том, нужны ли ферменты целиком или для реакции достаточно отломить кусочек "макаронины" — взять отдельную аминокислоту или похожую простую молекулу. Еще в 1970-х в качестве катализатора пытались использовать аминокислоту пролин, но эксперименты почему-то прекратились. Лист об этом знал и без особых надежд решил тоже испробовать пролин. К его удивлению, реакция пошла.

Более того, реакция в эксперименте Листа пошла асимметрично. Часто у одной молекулы встречаются две зеркальные разновидности с отличающимися свойствами: одна может быть полезной, а другая — вредной. Из-за этого выгодно, чтобы в реакции они образовывались не с одинаковой вероятностью. Именно так и получилось в опыте с пролином, простой и дешевой молекулой, которая к тому же не разрушает окружающую среду. В отличие от предшественников, Лист понял, какие тут открываются возможности.

Независимо от Листа асимметричным катализом занимался Дэвид Макмиллан. Устав от недостатков металлов, он стал думать над органическими альтернативами и синтезировал несколько гипотетически подходящих молекул. В присутствии одной из них задуманная реакция действительно протекала асимметрично: одна из двух разновидностей вещества составляла более 90% продукта.

Группы Макмиллана и Листа опубликовали свои результаты в 2000 году с разницей в пару месяцев. В научной статье Макмиллана метод был назван органокатализом. Хотя раньше ученые добивались отдельных успехов с маленькими органическими молекулами, предшественники Макмиллана и Листа не разглядели за ними общий принцип.

После 2000 года в этой области началась своего рода золотая лихорадка. Органические катализаторы позволили облегчить, удешевить производство и при этом снизили нагрузку на окружающую среду. Некоторые вещества теперь можно получить искусственно, а не выделять их из редких растений и животных. На сайте Нобелевской премии подчеркивают, что идея лежала на поверхности, но из-за предрассудков насчет катализаторов — все думали, что их может быть только два типа, — никто до нее не додумался, а Лист и Макмиллан смогли.

Марат Кузаев