Komentarz prof. Łukasza Albrechta do Nagrody Nobla w dziedzinie chemii, którą otrzymali David MacMillan oraz Benjamin List „za rozwój asymetrycznej organokatalizy”:
Kataliza należy do podstawowych technik inicjowania oraz sterowania kinetyką, a także selektywnością reakcji chemicznych. Technika ta jest z powodzeniem wykorzystywana w syntezie szerokiej gamy wyrobów przemysłów: chemicznego, farmaceutycznego, agrochemicznego, polimerowego, petrochemicznego i im pokrewnych. Szacuje się, że odgrywa ona kluczową rolę w produkcji ponad 90% wszystkich chemikaliów o znaczeniu utylitarnym. Skalę produkcji dobrze oddaje roczne światowe zapotrzebowanie na katalizatory, przekraczające 850000 ton oraz roczny przychód uzyskiwany w oparciu o katalizę i procesy katalityczne wynoszący 900 bilionów dolarów rocznie.
Wyjątkowe znaczenie katalizy wiąże się nie tylko z wysoką efektywnością przebiegających z jej udziałem reakcji. Niemniej ważne są tu korzyści ekonomiczne powodowane ograniczonymi kosztami używanych w ilościach substechiometrycznych katalizatorów, a także znaczną redukcją generowanych odpadów, oszczędnością energii, jak również skróceniem czasu niezbędnego dla otrzymania określonego produktu. Walory te lokują reakcje katalityczne wśród transformacji chemicznych stanowiących fundament „zielonej chemii”.
Zarówno naukowe, jak i praktyczne aspekty katalizy docenione zostały przez Komitet Noblowski już w 1909 roku, kiedy to prof. Wilhelm Ostwald otrzymał Nagrodę Nobla za prace związane z katalizą oraz równowagami i szybkością reakcji chemicznych. W kolejnych latach wielu chemików było nagradzanych w tej dziedzinie. Szóstego października 2021 roku decyzją Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk do tej elitarnej grupy chemików dołączyli David MacMillan (Princeton University, Stany Zjednoczone) oraz Benjamin List (Max-Planck Institut für Kohlenforschung, Niemcy), którzy zostali nagrodzeni „za rozwój asymetrycznej organokatalizy”. W uzasadnieniu nagrody Komitet Noblowski zaznaczył, że Laureaci stworzyli nowe narzędzie służące konstrukcji cząsteczek o ściśle zdefiniowanej budowie przestrzennej. Organokataliza wywarła ogromny wpływ na rozwój badań z obszaru farmacji, sprawiając, że chemia stała się jeszcze bardziej przyjazna środowisku.
Do niedawna podstawowymi katalizatorami używanymi w syntezie związków o ściśle zdefiniowanej budowie przestrzennej były kompleksy metali grup przejściowych oraz enzymy. Sytuacja ta w ciągu minionych 21 lat, czyli od momentu ukazania się dwóch przełomowych prac badawczych tegorocznych Laureatów, uległa drastycznej zmianie. W coraz szerszym zakresie, z niemniej wartościowymi rezultatami, jako katalizatory, wykorzystuje się chiralne związki organiczne o małych cząsteczkach. Metodologia ta, nazywana organokatalizą lub katalizą organiczną, posiada wszelkie cechy strategii biomimetycznej, w której małe cząsteczki katalizatora naśladują chemiczne i stereochemiczne, katalityczne zachowania enzymów.
Organokataliza szybko stała się potężnym narzędziem, służącym do konstruowania szerokiego spektrum różnego rodzaju związków o ściśle zdefiniowanej budowie przestrzennej, w tym przede wszystkim wielu związków o znanej i potencjalnej aktywności biologicznej, a także produktów naturalnych. Wysoka efektywność chemiczna i stereochemiczna, różnorodność, a także łatwy dostęp do katalizatorów o ograniczonej toksyczności, jak również znaczna odporność na tlen i wilgoć powodują, że reakcje organokatalityczne spełniają wszelkie warunki wymagane od metod syntetycznych, nadających się do zastosowań przemysłowych.
Zapraszamy również do posłuchania audycji w RDC z udziałem prof. Albrechta, która odnosiła się do Nagrody Nobla przyznanej w dziedzinie chemii.
Profesor w Instytucie Chemii Organicznej PŁ. Członek Rady Naukowej Centrum Badań Molekularnych i Makromolekularnych PAN w Łodzi.
