جائزة نوبل في الكيمياء تُمنح إلى عالمين عن تقنية إنتاج جزيئات هي صور مرآة للجزيئات الأصلية
بقلم: مايكل لو بيج
ترجمة: مي بورسلي
مُنحت جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2021 إلى Benjamin List بنيامين ليست Benjamin List وديفيد ماكميلان David MacMillan لتطوير نوع جديد تمامًا من المحفزات Catalyst لإجراء تفاعلات كيميائية، والسماح للكيميائيين باختيار “يدوية” Handedness جزيئاتهم.
” يُستخدم صندوق الأدوات Toolbox الجديد هذا على نطاق واسع اليوم، مثلاً في البحث عن عقاقير جديدة. وقالت بيرنيلا ويتونغ- ستافشيد Pernilla Wittung-Stafshede، عضو لجنة نوبل، خلال إعلان الجائزة: “إن هذه الأدوات بالفعل ذات فائدة كبيرة للبشرية”.
حتى عام 2000، كما تقول ويتونغ- ستافشيد، كنا نعرف فقط عن نوعين من المحفزات لتحفيز التفاعلات الكيميائية. أحد الأنواع هو الإنزيمات Enzymes، وهي جزيئات كبيرة مكونة من مئات أو آلاف الأحماض الأمينية Amino acids المترابطة معًا. والنوع الآخر هو المحفزات الفلزيةMetal catalysts ، مثل البلاتين في المحولات الحفازةCatalytic converters. وغالبًا ما يُطعّم الفلز بالجزيء.
وقد تساءل ليست الذي يعمل الآن في معهد ماكس بلانك لأبحاث الفحم Max Planck Institute for Coal Research في ألمانيا، عما إذا كانت هناك حاجة بالفعل إلى إنزيم كامل لتحفيز تفاعل واحد. وحاول استخدام حمض أميني واحد يسمى البرولين Proline بدلاً من ذلك.
قال ليست: “عندما أجريت هذه التجربة، اعتقدت في البدء أنها ربما تكون فكرة غبية… لكن عندما رأيت أنها تعمل، شعرت بأن هذا يمكن أن يكون شيئًا مهما”.
كان ديفيد ماكميلان، من جامعة برينستون Princeton University يدرس محفز فلزي عبارة عن جزيء صغير يحتوي على ذرة نحاس. وكانت المشكلة أن هذا الجزيء كان غير مستقر. لذا حاول ماكميلان استخدام جزيئات عضوية بسيطة – جزيئات تحتوي على الكربون – لا تحتوي على أي ذرة فلزية. ونجحت إحداها.
أظهر عمل ليست وماكميلان لأول مرة أن الجزيئات العضوية الصغيرة يمكن أن تعمل كمحفزات. والأمر الأهم هو أنه يمكن لهذه المحفزات العضوية الصغيرة أن تُولِّد جزيئات بـ “يدوية” محددة. وتأتي العديد من الجزيئات كصورة مرآة للجزئ الأصلي،فتكون يمينية أو يسارية اليدوية، يمتاز كل اتجاه بخصائص مختلفة. فلهذا السبب يُعرف هذا المجال البحثي بالتحفيز العضوي غير المتناظر Asymmetric organocatalysis.
وقالت ويتونغ- ستافشيد: “يمكنك استخدام جزيئات عضوية صغيرة للقيام بوظيفة الإنزيمات الكبيرة والمحفزات الفلزية نفسها، في تفاعلات دقيقة ورخيصة وسريعة وصديقة للبيئة”. “لقد شرعت اكتشافاتهما طريقة جديدة تمامًا للتفكير حول كيفية تجميع الجزيئات العضوية معًا”.
يقول ليست لقد بدأنا للتو في إدراك إمكانات هذا النوع الجديد من المحفزات. وقال: “محفزاتنا المبكرة ربما كانت أقل كفاءة بمليون مرة… فالثورة الحقيقية لاكتشافاتنا آخذة بالتجلي الآن فقط، مع هذه المحفزات العضوية شديدة التفاعل التي يمكنها تحفيز أمور لا يمكنك تحفيزها مع الإنزيمات أو حتى مع أكثر المركبات الفلزية تعقيدًا”.
© 2021, New Scientist, Distributed by Tribune Content Agency LLC
