211service.com
Katalysator Catharsis
Årets vinnare av Nobelpriset i kemi, som tillkännagavs onsdagen den 5 oktober, upptäckte katalysatorer för ett elegant nytt sätt att skapa organiska molekyler. Deras arbete har öppnat möjligheten för ett brett utbud av exakt inställda katalysatorer för att tillverka molekyler som antingen var omöjliga att tillverka tidigare eller som krävde en lång rad syntessteg.
1971 föreslog Yves Chauvin, som gjorde sin banbrytande forskning vid Institut Francais du Petrole, en mekanism för att förklara mystiska reaktioner som kemister vid petroleumbolag hade observerat i årtionden: även om produkterna, inklusive en föregångare till en vanlig plast, var bekanta , var kemin bakom reaktionerna okänd.
Det krävdes arbetet av Richard Schrock från MIT ( klicka här för att se Schrock ), en annan vinnare av årets pris, för att bekräfta att Chauvin hade rätt. Schrock gjorde metall-kol-katalysatorer som tog isär molekyler med starka dubbelbindningar och satte ihop dem igen.
På grund av hans arbete vet kemister nu inte bara hur dessa katalysatorer fungerar, utan också att de kan ställas in för att skapa olika produkter genom att ändra arrangemanget av atomer runt katalysatorns kärna. Eftersom så många kombinationer av metaller och omgivande atomer är möjliga, har Schrocks arbete öppnat en vy av möjligheter för kemister.
Det var väldigt spännande, säger Guillermo Bazan, en doktorand i Schrocks labb 1990, som först såg bevisen på att de hade den katalysator de behövde. Bazan, nu professor i organisk kemi vid University of California i Santa Barbara, satt och stirrade förvånad i 20 minuter på toppen som visade att MIT-forskarna var framgångsrika. Han hade avslutat ett långt projekt, men minns att han tänkte: ’Var börjar vi?’ Eftersom vi hade så många saker vi kunde göra.
Katalysatorn, som använde metallen molybden, beskrevs i en tidning från 1990. Två år senare skapade en annan kemist, Robert Grubbs, på Caltech, den tredje vinnaren av priset, en katalysator med rutenium. Även om den inte är lika aktiv som Schrocks, kunde Grubbs version användas under vardagliga förhållanden. Bekvämligheten med Grubbs katalysatorer har lett till utbredd användning.
Katalysatorerna från deras forskning har blivit dominerande inom många områden av kemi, säger Amir Hoveyda, professor i kemi Boston College. Ändå säger Hoveyda att tillämpningarna av tekniken inte ens är 5 till 10 procent realiserade.
Ändå är många värdefulla föreningar, inklusive potentiella läkemedel mot hepatit C, svampinfektioner, influensa och AIDS, direkt spårbara till årets tre kemi-nobelisters arbete. Minst två läkemedel som använder dessa typer av katalysatorer befinner sig nu i sent skede av mänskliga försök.
De reaktioner som möjliggörs med katalysatorerna kan också användas för att tillverka avancerade plaster, såsom elektriskt ledande polymerer.
För många reaktioner ledde de katalysatorer som producerades av Schrock och Grubbs till mycket effektivare syntetiska processer. De är de renaste reaktionerna du kan hantera, säger Sarah Dolman, nyutexaminerad från Schrock-gruppen, som nu arbetar på Merck Frosst, ett läkemedelsföretag baserat i Kirkland, Kanada.
Även om dessa katalysatorer har bevisat sitt praktiska värde och lovar många fler tillämpningar, påpekar Schrock att dessa framsteg alla kom som ett resultat av att forskarna fick hänge sig åt sin egen nyfikenhet. Dessa första upptäckter var resultatet av grundforskning, jag visste inte vart det skulle ta vägen, sa Schrock.