قررت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم منح جائزة نوبل في الكيمياء 2021 إلى الألماني بنيامين ليست  Benjamin List، مواليد 1968 في فرانكفورت، ألمانيا، ومدير معهد Max-Planck-Institut für Kohlenforschung في ألمانيا، والأميركي من أصل بريطاني ديفيد ماكميلان  David W.C. MacMillan مواليد 1968 من بلشيل في المملكة المتحدة، والبروفسور في من جامعة برينستون، الولايات المتحدة الأميركية لنجاحهم في "تطوير التحفيز العضوي غير المتماثل".

أداة بارعة لبناء الجزيئات

وأشارت الأكاديمية في بيانها بأن بناء الجزيئات هو فن صعب، حصل Benjamin List و David MacMillan على جائزة نوبل في الكيمياء 2021 لتطويرهما لأداة جديدة دقيقة للبناء الجزيئي: التحفيز العضوي. كان لهذا تأثير كبير على الأبحاث الصيدلانية، وجعل الكيمياء أكثر استدامة.

تعتمد العديد من مجالات البحث والصناعات على قدرة الكيميائيين على بناء جزيئات يمكنها تكوين مواد مرنة ومتينة، أو تخزين الطاقة في البطاريات أو منع تطور الأمراض. يتطلب هذا العمل محفزات، وهي مواد تتحكم في التفاعلات الكيميائية وتسرعها، دون أن تصبح جزءًا من المنتج النهائي. على سبيل المثال، تقوم المحفزات في السيارات بتحويل المواد السامة في أبخرة العادم إلى جزيئات غير ضارة. تحتوي أجسامنا أيضًا على آلاف المحفزات على شكل إنزيمات، والتي تزيل الجزيئات الضرورية للحياة.

وبالتالي، فإن المحفزات هي أدوات أساسية للكيميائيين، لكن الباحثين اعتقدوا منذ فترة طويلة أنه يوجد، من حيث المبدأ، نوعان فقط من المحفزات المتاحة: المعادن والإنزيمات. حصل Benjamin List و David MacMillan على جائزة نوبل في الكيمياء 2021 لأنهما في عام 2000، بشكل مستقل عن بعضهما البعض، طورا نوعًا ثالثًا من الحفز. يطلق عليه التحفيز العضوي غير المتماثل ويبني على جزيئات عضوية صغيرة.

يقول يوهان أكفيست، رئيس لجنة نوبل للكيمياء: "مفهوم التحفيز هذا بسيط بقدر ما هو مبتكر، والحقيقة هي أن العديد من الناس تساءلوا عن سبب عدم تفكيرنا في الأمر سابقًا".

تحتوي المحفزات العضوية على إطار ثابت من ذرات الكربون، يمكن أن تلتصق به مجموعات كيميائية أكثر نشاطًا. غالبًا ما تحتوي على عناصر شائعة مثل الأكسجين أو النيتروجين أو الكبريت أو الفوسفور. وهذا يعني أن هذه المحفزات صديقة للبيئة ورخيصة الإنتاج.

يرجع التوسع السريع في استخدام المحفزات العضوية بشكل أساسي إلى قدرتها على تحفيز الحفز غير المتماثل. عندما يتم بناء الجزيئات، غالبًا ما تحدث مواقف حيث يمكن أن يتشكل جزيئين مختلفين، والتي - تمامًا مثل أيدينا - هي صورة مرآة لبعضها البعض. غالبًا ما يريد الكيميائيون واحدًا فقط من هذه، خاصة عند إنتاج المستحضرات الصيدلانية.

تطور الحفز العضوي بسرعة مذهلة منذ عام 2000. ظل بنجامين ليست وديفيد ماكميلان رائدين في هذا المجال، وأظهروا أنه يمكن استخدام المحفزات العضوية لتحريك العديد من التفاعلات الكيميائية. باستخدام هذه التفاعلات، يمكن للباحثين الآن بناء أي شيء بكفاءة أكبر من الأدوية الجديدة إلى الجزيئات التي يمكنها التقاط الضوء في الخلايا الشمسية. وبهذه الطريقة، تحقق المحفزات العضوية أكبر فائدة للبشرية.