Benjamin List e David MacMillan, rispettivamente dalla Germania e dagli Stati Uniti, dividerà i 10 milioni di corone svedesi (870 sterline, 000) Premio Nobel per la chimica 2021 per lo sviluppo dell'"organocatalisi", uno strumento preciso per la costruzione di molecole che ha dato impulso alla ricerca farmaceutica e reso la chimica più verde ed economica.

La loro ricerca risale al 2000, quando i chimici svilupparono autonomamente i primi passi di quella che oggi viene chiamata "organocatalisi asimmetrica, "che è l'attivazione di reazioni chimiche da parte di piccole molecole organiche.

Molte tecnologie e aree di ricerca si basano su molecole che devono essere create nelle reazioni chimiche. Questi possono, Sfortunatamente, essere molto lento, ecco perché i chimici usano spesso i catalizzatori, materiali che accelerano le reazioni chimiche. Prima del lavoro di List e MacMillan, c'erano solo due tipi di catalizzatori disponibili:metalli o enzimi. Secondo me, il risultato più importante del duo è stato individuare qualcosa che nessuno credeva possibile:che piccole molecole organiche come gli amminoacidi potessero funzionare anche come catalizzatori.

Enormi vantaggi

Questa scoperta ha permesso alla coppia di creare "reazioni asimmetriche". Nelle reazioni chimiche, molte molecole sono prodotte in due versioni che sono immagini speculari l'una dell'altra (una proprietà chiamata chiralità). Questo è fastidioso quando ne vuoi solo uno, come spesso accade nell'industria farmaceutica.

Infatti, questo è ciò che è andato storto con il farmaco talidomide, sviluppato negli anni '60 per ridurre le nausee mattutine nelle donne in gravidanza, ma ha finito per portare a malformazioni del feto. Il farmaco era una miscela uguale di entrambi i tipi di molecole, ma si è scoperto che mentre uno era efficace, la sua controparte speculare era tossica. La bellezza dell'organocatalisi è che puoi produrre una molecola specifica senza il suo cugino specchio.

La possibilità di evitare l'utilizzo di metalli come catalizzatori nelle reazioni chimiche ha inoltre reso più semplice per le aziende farmaceutiche la purificazione dei composti. Questo è un importante passo finale nella produzione di prodotti farmaceutici, e comporta la rimozione di sostanze chimiche pericolose, compresi alcuni catalizzatori metallici.

Un altro importante miglioramento dell'organocatalisi rispetto ad altri tipi di catalisi è che è facile da eseguire:puoi farlo a temperatura ambiente in condizioni semplici. È anche più facile prevedere e controllare i risultati in modo affidabile rispetto ad altri tipi di catalisi.

Cosa c'è di più, catalizzatori metallici come palladio o rodio possono essere costosi. Un esempio estremamente bello di un'alternativa più economica è la prolina, un semplice amminoacido che viene spesso utilizzato come organocatalizzatore, che è così efficiente che ha completamente sostituito alcuni catalizzatori metallici costosi e complessi.

L'organocatalisi non è solo un'alternativa più economica, è anche più rispettoso dell'ambiente, tipicamente contenenti elementi comuni e abbondanti come ossigeno, azoto, zolfo o fosforo piuttosto che irdio o palladio.

List e MacMillan diventano presto i leader di questa nuova chimica pionieristica, sviluppando sempre più reazioni e catalizzatori, e immaginando nuovi modi di espandere il campo. Uno degli aspetti più importanti di questo lavoro è stata la rapidità con cui ha cambiato gli atteggiamenti di tanti chimici organici, che hanno rivolto la loro attenzione all'organocatalisi e l'hanno abbracciata. Ciò significava che i chimici in molte diverse aree di ricerca erano in grado di sintetizzare molecole complesse, che ha fatto crescere il campo in modo esponenziale.

Ho avuto l'incredibile onore di lavorare con List al Max-Planck-Institut für Kohlenforschung di Mülheim, Germania all'inizio di questo nuovo campo (2004-06), mentre ero un ricercatore post-dottorato. Ho visto con i miei occhi quanto drammaticamente il campo sia cresciuto fino a diventare molto popolare tra i chimici di tutto il mondo. Ho anche visto come List avesse una visione che lo distingueva dagli altri chimici:credeva davvero nel suo lavoro e si spingeva oltre i confini della catalisi, cambiandola radicalmente per sempre.

Posso solo congratularmi con List e MacMillan per il loro meritato premio:hanno ispirato la carriera di così tanti chimici, incluso me.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.