–
[در ویدئو] شیمی سبز چیست؟ شیمی سبز که در سال 1990 به عنوان شیمی پایدار شناخته شد ، ایجاد شد. هدف آن: تطبیق نوآوری علمی ، تقاضای مصرف کننده ، بهره وری اقتصادی و محدودیت های زیست محیطی است. استفان سرارد ، مدیر تحقیقات شیمی و مهندسی فرآیند ، تعریف تصویری را به ما ارائه می دهد.
صبح امروز ، جایزه نوبل شیمی در سال 2021 به بنیامین لیست (آلمان) و دیوید مک میلان (ایالات متحده) به دلیل توسعه ارگانوکاتالیز نامتقارن ، یک ابزار کلیدی در شیمی سبز اهدا شد. ایده آنها: استفاده از مولکولهای آلی برای تشویق واکنشهای شیمیایی. مفهومی الهام گرفته از طبیعت و دارای مزیت ساده ، ارزان و سازگار با محیط زیست است.
در طبیعت ، اتم ها وجود دارد. تعداد زیادی اتم مختلف. و مولکولهای متفاوت تر از این اتم ها تشکیل شده است. در طول قرن ها ، دانشمندان حتی موفق به ساخت برخی از جدید شده اند. با تشویق واکنش هایی که قلب شیمی هستند . این علمی که هدف آن مطالعه ماده و دگرگونی های آن است. بنابراین امروزه کمیته نوبل با اعطای جایزه نوبل شیمی خود در سال 2021 به بنیامین لیست (آلمان) و دیوید مک میلان (ایالات متحده) برای توسعه کاتالیزاسیون نامتقارن ، کمی شبیه بازگشت به اصول اولیه است. به گفته یوهان آکویست ، رئیس کمیته شیمی نوبل ، یک مفهوم "به همان سادگی که مبتکرانه است" .
از سال 1901 ، 121 بار جایزه نوبل شیمی اعطا شد. و فردریک سنگر تنها کسی است که دوبار در سال 1958 – به دلیل کار بر روی ساختار پروتئین ها – و در 1980 – برای کار بر روی اسیدهای نوکلئیک پاداش دریافت کرد.
قبل از پرداختن به جزئیات کار آنها ، بیایید ابتدا یک واقعیت را به خاطر بیاوریم که اغلب تمایل داریم خیلی سریع آن را فراموش کنیم: طبیعت فوق العاده کارآمد است. به عنوان مثال ، او آنزیم ها را اختراع کرد. به ماشه ساخت و ساز از مجتمع های مولکولی از زندگی است. محققان ، به نوبه خود ، تا مدت ها از این دقت و نبوغ می ترسیدند. هنگامی که آنها سعی کردند مولکول های جدیدی تولید کنند ، معمولاً مقدار کمی از محصولات جانبی ناخواسته به دست آمد.
اما ، از سال 1901 ، چندین جایزه نوبل شیمی به کار پاداش داد که به کارآمدتر شدن دانشمندان در نحوه تولید مولکول ها کمک کرد. تا جایی که امروز به بنیامین لیست و دیوید مک میلان اعطا شد. جایزه نوبل که عنوان آن بدون شک نیاز به توضیح دارد.
درباره کار برنده پروفسور #پرینستون ، دیوید مک میلان ، #NobelPrize بیشتر بدانید ، توضیح دهید که او در مورد کاتالیز توضیح می دهد. pic.twitter.com/TuL4N1fDQl
و همانطور که علم به موقع نوشته می شود ، ابتدا به قرن نوزدهم بازگردید . در آن زمان بود که شیمی دانان – به سرپرستی ژاکوب برزلیوس (سوئد) – اصل کاتالیز را کشف کردند. مانند "نیروی جدیدی که می تواند فعالیت شیمیایی ایجاد کند" . بنابراین آنها توجه داشته اند که با قرار دادن نقره در یک لیوان پر از پراکسید هیدروژن (H 2 O 2 ) ، می توانند تجزیه دومی را به آب (H 2 0) و اکسیژن (O 2 ) بدست آورند.
امروزه از کاتالیزورهای مختلف برای مونتاژ به اندازه برش مولکول ها استفاده می شود. در بخشهایی مانند صنعت داروسازی ، عطرسازی یا تولید پلاستیک. حداقل 35 درصد از تولید ناخالص داخلی جهان حتی به کاتالیز بستگی دارد. و قبل از سال 2000 ، همه کاتالیزورها ، مطلقاً ، یا فلز بودند یا آنزیم.
اگر فلزات در این زمینه مثر باشند ، باز هم اشکالاتی دارند. آنها به اکسیژن و آب حساس هستند. بنابراین آنها باید در محیط های کنترل شده کار کنند. در صنعت پیچیده است. و کاتالیزورهای فلزی اغلب با فلزات سنگین مطابقت دارند. بنابراین استفاده از آنها می تواند برای محیط زیست مضر باشد.
آنزیم ها مسیری هستند که توسط طبیعت انتخاب شده اند و قبلاً در بالا به آنها اشاره کردیم. آنزیم ها قادر به ساختن مولکول های پیچیده – از جمله کلسترول ، کلروفیل یا استریکنین – با دقت شگفت انگیز هستند. و نامتقارن. درک کنید که آنها فقط یکی از دو تصویر آینه ای را تولید می کنند که معمولاً در واکنش شیمیایی امکان پذیر است. به همین دلیل است که محققان در دهه 1990 به آن علاقه نشان دادند.
در طبیعت ، بسیاری از مولکولها به عنوان دو تصویر آینه از یکدیگر وجود دارند. این مورد ، به عنوان مثال در مورد لیمونن (C 10 H 16 ). یکی از انواع بوی لیمو می دهد و دیگری بوی نارنج می دهد. © یوهان یارنستاد ، آکادمی علوم سلطنتی سوئد
بنیامین لیست سپس بر روی آن چیزی که شیمیدان ها آنتی بادی های کاتالیزوری می نامند کار می کرد. می دانید ، پس از ماه ها از همه گیری کووید -19 ، آنتی بادی ها آن چیزهای کوچکی هستند که دوست دارند خود را به ویروس ها یا باکتری ها متصل کنند. اما محققان موسسه تحقیقاتی اسکریپس (ایالات متحده) این ایده را داشتند که در تجزیه و تحلیل مجدد آنها باعث ایجاد واکنش های شیمیایی شوند . در آن زمان بود که افکار بنیامین لیست منحرف شد. وقتی متوجه شد که آنزیمها تنها با استفاده از یک یا چند اسید آمینه خود واکنشهای شیمیایی را کاتالیز می کنند.
سلام از آمستردام!
بنیامین لیست ، برنده جدید شیمی ، این سلفی او و همسرش دکتر سابین لیست را برای تعطیلات برای ما ارسال کرد ، درست پس از اطلاع از اخبار مربوط به #جایزه نوبل او.
منتظر مصاحبه ما با او به زودی باشید! pic.twitter.com/lkWNz0B2iP
سپس کارهایی را که در اوایل دهه 1970 ، بیش از 25 سال قبل انجام شده بود ، به یاد آورد. محققان اثربخشی را به عنوان کاتالیزور آمینو اسیدی به نام پرولین آزمایش کرده بودند . و حتی اگر تصور می کرد که نباید کار کند – از آنجا که کار قطع شده بود – بنیامین لیست شانس خود را امتحان کرد. در مورد واکنش مهم برای شیمی آلی: آلدولیزاسیون. واکنشی که شامل اتصال دو اتم کربن دو مولکول متفاوت به یکدیگر می شود.
این نه تنها کار کرد ، بلکه بنیامین لیست حتی کاتالیز نامتقارن را مشاهده کرد. از بین دو تصویر آینه احتمالی در واکنش ، یکی بسیار رایج تر از دیگری ظاهر شد. و شیمیدان آلمانی سپس فهمید که او یک ابزار انقلابی را در دست دارد. یک کاتالیزور ساده ، ارزان و سازگار با محیط زیست.
هنگامی که بنیامین لیست ظرفیت کاتالیزوری پرولین را آزمایش کرد ، نتایج بلافاصله آشکار شد. © یوهان یارنستاد و اگنس مو ، آکادمی علوم سلطنتی سوئد
دیوید مک میلان ، به نوبه خود ، روی کاتالیز فلزی نامتقارن کار می کرد. اما او متوجه شد که این ابزار در صنعت قابل استفاده نیست. بنابراین واقعاً مفید نیست. به همین دلیل است که او شروع به طراحی مولکولهای آلی – ساختارهای مبتنی بر کربن ، دارای گروههای شیمیایی فعال ساخته شده از اکسیژن ، نیتروژن ، گوگرد یا فسفر – کرد که به طور موقت می تواند تصویری از آنچه فلزها انجام می دهند – تأمین یا دریافت الکترون انجام دهد .
این فقط یک روز دیگر در آزمایشگاه نیست.
پروفسور مک میلان پس از آنکه فهمید برنده جایزه #نوبل شیمی شد ، مورد استقبال پرشور دانش آموزان و همکاران قرار می گیرد. pic.twitter.com/wwgjUhrfGg
برای اینکه یک مولکول آلی کاتالیز کننده واکنش های مورد علاقه دیوید مک میلان باشد ، باید بتواند یک یون ایمینیوم تشکیل دهد. زیرا حاوی اتم نیتروژن است که میل ذاتی با الکترون ها دارد. این شیمیدان چندین مولکول را آزمایش کرد. با موفقیت. برخی از مولکولها حتی در کاتالیز نامتقارن عالی هستند. از بین دو تصویر آینه ای احتمالی واکنش ، یکی بیش از 90 درصد محصول را نشان می دهد!
شیمیدان با آگاهی از پتانسیل این روش برای تعمیم آن ، نامی برای آن اختراع کرد. ارگانوکاتالیز متولد شد. بنجامین لیست و دیوید مک میلان به طور مستقل و موازی کشف کردند ، هر دو امروز جایزه نوبل شیمی را به درستی دریافت کردند.
دیوید مک میلان کاتالیزورهای آلی را طراحی کرد که قادر به تشکیل یون های ایمینیوم هستند. برخی ثابت کرده اند که کاتالیزورهای نامتقارن عالی هستند. © یوهان یارنستاد ، آکادمی علوم سلطنتی سوئد
دقیقاً به این دلیل که ، از زمان انتشار آثار آنها در سال 2000 ، در این زمینه ، کمی شبیه طوفان طلا است. اما این دو شیمی دان توانستند رهبری خود را حفظ کنند. آنها بسیاری از ارگانوکاتالیست های پایدار و ارزان را برای کاربردهای مختلف طراحی کرده اند .
در سال 2011 ، به عنوان مثال ، ارگانوکاتالیز ، تولید استریکنین را 7000 برابر کارآمدتر کرد. چگونه؟ 'یا' چه؟ با تشکر از یک واکنش آبشاری – این است که چگونه شیمی دانان آنچه را که در چند مرحله از یک فرایند در یک دنباله بدون وقفه انجام می شود ، توصیف می کنند – که تعداد واکنش های شیمیایی مورد نیاز را از 29 به تنها 12 افزایش می دهد!
در صنعت داروسازی ، ارگانکاتالیز نامتقارن از اهمیت بیشتری برخوردار است. آیا رسوایی تالیدومید را به خاطر دارید؟ این آرامبخش ضد تهوع به طور گسترده برای زنان باردار در دهه 1950 و 1960 تجویز شد. این باعث تغییر شکل جدی در هزاران جنین در حال توسعه شد. سوال: یک تصویر آینه از محصول مولکول فعال که به دلیل عدم کاتالیز نامتقارن تولید شده بود.
امروزه این فرایند امکان تولید حجم زیادی از مولکول ها را می دهد. یا تولید موادی که قبلاً فقط در مقادیر کمی از گیاهان کمیاب یا موجودات دریایی عمیق جدا شده بودند. به عنوان مثال ، برای تولید پاروکستین که بر اضطراب و افسردگی تأثیر می گذارد ، یا اوسلتامیویر ، یک داروی ضد ویروسی که برای درمان عفونت های تنفسی استفاده می شود ، استفاده می شود.
آفرین به بنیامین لیست و دیوید مک میلان که از ایده های پیش فرض فراتر رفتند و راه حلی را برای مشکلی که شیمیدانان برای چندین دهه با آن دست و پنجه نرم کردند پیدا کردند. به نفع بیشتر بشریت. ارزش جایزه نوبل شیمی را دارد …
پس از جایزه نوبل پزشکی در روز دوشنبه و آن در فیزیک دیروز ، امروز نوبت است که جایزه نوبل شیمی 2021 رونمایی شود. کمیته نوبل به بنیامین لیست (آلمان) و دیوید مک میلان (ایالات متحده) برای توسعه اندام کاتالیز نامتقارن ، یک ابزار کلیدی در شیمی سبز ، پاداش داده است.
مقاله توسط Nathalie Mayer منتشر شده در 10/06/2021
جایزه نوبل شیمی در سال 2021 به بنیامین لیست (آلمان) و دیوید مک میلان (ایالات متحده) به دلیل توسعه ارگانوکاتالیز نامتقارن ، یک ابزار کلیدی در شیمی سبز اهدا شد. © Kalawin ، Adobe Stock
صبح به برندگان اطلاع داده شد. و برای ما ، تعلیق چند دقیقه پیش به پایان رسید. جایزه نوبل شیمی در سال 2021 به بنیامین لیست (آلمان) و دیوید مک میلان (ایالات متحده) برای توسعه ارگانوکاتالیز نامتقارن تعلق می گیرد. نام خنده دار برای یک ابزار مبتکرانه که ساخت مولکول ها را ممکن می سازد.
زیرا ساختن مولکول ها کار آسانی نیست. با این حال بسیاری از بخشهای صنعت به توانایی ما در دستیابی به این هدف بستگی دارد. محققان عادت کرده اند که به کاتالیزورهایی تکیه کنند که واکنش ها را در این زمینه ایجاد می کنند. از جمله معروف ترین کاتالیزورها آنزیم ها و فلزات هستند. و آنچه امروز بنیامین لیست و دیوید مک میلان را برنده جایزه عالی کرده است این است که آنها به طور مستقل نوع سوم کاتالیز را توسعه داده اند.
خبر فوری:
جایزه #نوبل شیمی در سال 2021 به بنیامین لیست و دیوید WC مک میلان "برای توسعه ارگانوکاتالیز نامتقارن" تعلق گرفت. pic.twitter.com/SzTJ2Chtge
کاتالیزاسیون نامتقارن متکی بر مولکولهای آلی کوچک است. یوهان آکویست ، رئیس کمیته شیمی نوبل ، در یک مفهوم "به همین سادگی و مبتکرانه" توضیح می دهد. به ویژه به این دلیل که کاتالیزورهای آلی ، ساخته شده از اتم های کربن ، اکسیژن ، نیتروژن ، گوگرد یا حتی فسفر ، سازگار با محیط زیست هستند. و ارزان.
این فرآیند از اوایل دهه 2000 بسیار سریع توسعه یافته است.به لطف جنبه نامتقارن آن نیز که صنعت داروسازی به شدت از آن درخواست می کند. واکنشهای ساخت مولکولها در واقع به طور متداول دو مولکول تولید می کنند ، تصویر آینه ای از یکدیگر. و صنعت تمایل دارد تنها به یکی از این تصاویر اهمیت دهد.
!
از ثبت نام شما سپاسگزاریم.
خوشحالم که شما را در بین خوانندگان ما می شمارم!
جایزه نوبل فیزیک 2021: استادان فیزیک پیچیده گرمایش زمین در کانون توجه