Preprosta ideja za spodbujanje reakcij na spremembe igre

Odbor za Nobelovo nagrado je dejal, da si je “preprostih zamisli težko predstavljati”, ko Benjamina in Davida Macmillana naštevata z letošnjo Nobelovo nagrado za kemijo.

Preprosta zamisel, ki sta jo razvila List in Macmillan, je bila, da delujejo neodvisno in iščejo nove katalizatorje, materiale, ki se uporabljajo za pospeševanje kemičnih reakcij, za katere je bilo večinoma predvideno, da so ujeti v že obstoječi, nekoliko neučinkoviti embalaži.

Novi katalizatorji, pridobljeni iz naravno prisotnih kemikalij, so bolj zeleni in cenejši, kar zagotavlja, da je končni produkt kemične reakcije posebne vrste – in da ni treba iti skozi postopek rafiniranja, da bi dobili želeno vrsto spojine.

“Nobelova nagrada za kemijo leta 2021 je dvignila molekularno konstrukcijo na povsem novo raven,” je dejal Nobelov odbor. “Njegove uporabe vključujejo raziskave o novih zdravilih in pomagala je ozeleniti kemijo.”

Katalizatorji

Ko dve ali več spojin tvori nove spojine, temu procesu pogosto pomagajo druge kemikalije, ki se same ne spreminjajo, ampak pomagajo pospešiti reakcijo. Ti katalizatorji so znani vsaj od sredine 19. stoletja in se danes uporabljajo v skoraj vseh kemičnih procesih.

Do leta 2000 sta kot katalizator delovali le dve vrsti kemikalij: kovine, predvsem težke kovine; In encimi, naravno prisotne težke molekule, ki olajšajo biokemične procese, ki podpirajo vse življenje. Oba katalizatorja sta imela omejitve.

Težke kovine so drage, moje trde in strupene za ljudi in okolje. Kljub odličnim procesom so bile sledi v končnem izdelku; To je povzročilo težave v situacijah, ko so potrebne spojine najvišje čistosti, na primer pri proizvodnji zdravil. Poleg tega kovine potrebujejo okolje brez vode in kisika, kar je težko potrditi v industrijskem obsegu.

READ  V ameriški Iowi so poročali o 40 prometnih nesrečah

Encimi pa delujejo najbolje, če se voda uporablja kot medij za kemične reakcije. Vendar to ni okolje, ki spodbuja vse vrste kemičnih reakcij.

Origano-katalizator

List in Macmillan, oba 53, sta začela eksperimentirati s preprostimi organskimi spojinami. Organske spojine so večinoma naravni materiali, zgrajeni okoli strukture ogljikovih atomov in običajno sestavljeni iz vodika, kisika, dušika, žvepla ali fosforja. Organske kemikalije, ki podpirajo življenje, na primer beljakovine, so dolge verige aminokislin (ogljikove spojine, ki vsebujejo dušik in kisik). Encimi so beljakovine in zato organske spojine.

List in Macmillan sta že od sedemdesetih let prejšnjega stoletja poznala prejšnje raziskave, v katerih je bila aminokislina prolin uporabljena kot katalizator pri določenih reakcijah. Toda njegova vloga ni v celoti raziskana. Začeli so delati s posameznimi aminokislinami v encimih – in napadli zlato.

Asimetrična kataliza

Posamezne aminokisline so imele še eno dodatno prednost: zagotovile so, da se v reakciji proizvede le ena vrsta končnega produkta.

Materiali imajo lahko popolnoma enako kemijsko sestavo in molekulsko formulo; Vendar se po svojih lastnostih zelo razlikujejo. Imenujejo se izomeri. Ena vrsta izomerov se razlikuje po načinu soočanja posameznih molekul s tridimenzionalnimi prostori. Dve molekuli sta lahko enaki, razen slik, ki se medsebojno odsevajo kot naše roke. Zaradi preprostosti znanstveniki te molekule pogosto imenujejo levičarji ali desničarji. Ta preprosta razlika ima lahko včasih ogromne učinke, ker omogoča, da se molekule vežejo na različnih mestih v stiku z drugimi molekulami.

Končni produkt kemične reakcije je običajno mešanica levičarskih in desnorukih molekul. Normalne kemijske reakcije, ki se izvajajo v laboratorijih, glede tega niso selektivne. Toda narava je. Ker imajo steklene slike toliko različnih lastnosti, so naravni procesi zelo selektivni in natančni. Tvorijo molekulo leve ali desne roke.

READ  Podnebni vrh: Premier Modi in Joe Biden sta sprožila indijsko-ameriško pobudo za čisto energijo

List in Macmillan sta odkrila, da z uporabo naravne spojine, kot je aminokislina kot katalizator, dobijo le posebno stekleno podobo končnega izdelka. Kasneje so jo poimenovali asimetrična kataliza.

“List in Macmillan sta pripravila popoln pretvornik iger. Področje origano-katalizatorjev, ime, ki ga je Macmillan kasneje uporabil za opis tega novega nabora katalizatorjev, je v zadnjih dveh desetletjih eksplodiralo. Na mnogih drugih mestih,” je povedal RG Bhatt, profesor na Indijskem inštitutu za izobraževanje in raziskave znanosti v Puni.

S. Chandrasekhar, direktor Indijskega inštituta za kemijsko tehnologijo v Hyderabadu, je dejal, da je proces varnejši in trajnejši kot kdaj koli prej.

“Zelo sem zadovoljen, da se je tokrat Nobelov odbor odločil za preboj v čisti kemiji. V preteklosti je Nobelova nagrada za kemijo v veliki meri priznala delo na področju biologije,” je dejal.

Glasilo | Kliknite, če želite v mapo »Prejeto« dobiti najboljše opise dneva

Ivan Anton

Praktični praktik na področju socialnih medijev. Ponosni odvisnik od glasbe. Internetni ventilator.

Related Posts

Dodaj odgovor

Vaš e-naslov ne bo objavljen. * označuje zahtevana polja

Read also x