Benjamin List och David MacMillan, från Tyskland respektive USA, kommer att dela på de 10 miljoner svenska kronorna (£870, 000) Nobelpriset i kemi 2021 för deras utveckling av "organokatalys" – ett exakt verktyg för att konstruera molekyler som har stärkt läkemedelsforskningen och gjort kemin grönare och billigare.

Deras forskning går tillbaka till 2000, när kemisterna självständigt utvecklade de första stegen i vad som idag kallas "asymmetrisk organokatalys, " som är aktiveringen av kemiska reaktioner av små organiska molekyler.

Många teknologier och forskningsområden är beroende av molekyler som måste skapas i kemiska reaktioner. Dessa kan, tyvärr, vara mycket långsam, vilket är anledningen till att kemister ofta använder katalysatorer – material som påskyndar kemiska reaktioner. Före arbetet med List och MacMillan, det fanns bara två typer av katalysatorer tillgängliga:metaller eller enzymer. Enligt min åsikt, duons viktigaste prestation var att upptäcka något som ingen trodde var möjligt:​​att små organiska molekyler som aminosyror också kunde fungera som katalysatorer.

Stora fördelar

Denna upptäckt gjorde att paret kunde skapa "asymmetriska reaktioner". I kemiska reaktioner, många molekyler produceras i två versioner som är spegelbilder av varandra (en egenskap som kallas kiralitet). Detta är irriterande när du bara vill ha en av dem, vilket ofta är fallet inom läkemedelsindustrin.

Faktiskt, detta är vad som gick fel med läkemedlet talidomid, som utvecklades på 1960-talet för att minska morgonillamående hos gravida kvinnor, men det slutade med att det ledde till fostermissbildningar. Läkemedlet var en lika blandning av båda typerna av molekyler, men det visade sig att medan en var effektiv, dess spegelbild motsvarighet var giftig. Det fina med organokatalys är att du kan producera en specifik molekyl utan dess spegelkusin.

Möjligheten att undvika att använda metaller som katalysatorer i kemiska reaktioner har också gjort det lättare för läkemedelsföretag att rena föreningar. Detta är ett viktigt sista steg i tillverkningen av läkemedel, och innebär avlägsnande av farliga kemikalier, inklusive vissa metallkatalysatorer.

En annan stor förbättring av organokatalys jämfört med andra typer av katalys är att den är lätt att utföra:du kan göra den i rumstemperatur under enkla förhållanden. Det är också lättare att på ett tillförlitligt sätt förutsäga och kontrollera resultaten än med andra typer av katalys.

Vad mer, metallkatalysatorer såsom palladium eller rodium kan vara dyra. Ett extremt vackert exempel på ett billigare alternativ är prolin, en enkel aminosyra som ofta används som en organokatalysator, vilket är så effektivt att det helt och hållet har ersatt vissa dyra och komplexa metallkatalysatorer.

Organokatalys är inte bara ett billigare alternativ, det är också mer miljövänligt, innehåller vanligtvis vanliga och rikliga grundämnen som syre, kväve, svavel eller fosfor snarare än irdium eller palladium.

List och MacMillan blir snart ledarna för denna banbrytande nya kemi, utvecklar fler och fler reaktioner och katalysatorer, och föreställa sig nya sätt att expandera området. En av de viktigaste aspekterna av detta arbete var hur lätt det förändrade attityden hos så många organiska kemister, som riktade sin uppmärksamhet mot organokatalys och anammade den. Detta innebar att kemister inom många olika forskningsområden kunde syntetisera komplexa molekyler, vilket fick fältet att växa exponentiellt.

Jag hade den otroliga äran att arbeta med List vid Max-Planck-Institut für Kohlenforschung i Mülheim, Tyskland i början av detta nya område (2004-06), medan jag var postdoktor. Jag såg med mina egna ögon hur dramatiskt fältet växte till att bli mycket populärt bland kemister runt om i världen. Jag såg också hur List hade en vision som skilde honom från andra kemister:han trodde verkligen på sitt arbete och han tänjde på gränserna för katalys – och förändrade det i grunden för alltid.

Jag kan bara gratulera List och MacMillan för deras välförtjänta pris – de har inspirerat så många kemisters karriär, inklusive mig.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.