Беньямин Лист и Дэвид Макмиллан получили Нобелевскую премию по химии в 2021 году за развитие асимметрического органокатализа – это один из методов, с помощью которого можно синтезировать буквально все, причем без применения потенциально токсичных тяжелых металлов. Обоим лауреатам лишь немного за пятьдесят, так что премия для них – не только признание заслуг, но и вдохновение для будущих научных открытий.
Многие ожидали, что Нобелевка по химии достанется создателям технологии мРНК Каталику Карико (BioNTech) и Дрю Вайсману (Университет Пенсильвании) – созданные по этой технологии вакцины от ковида компаний Pfizer и Moderna однозначно стали главным прорывом 2021 года. Однако Нобелевский комитет решил иначе – премию дали за классическую синтетическую химию ученым, награждения которых эксперты ждали уже много лет. Их метод был создан около 20 лет назад и кардинально изменил органическую химию: им пользуются сотни научных групп по всему миру, на его основе работают промышленные технологии синтеза лекарств, изготовления материалов и многого другого.
Слава катализу
Из школьного курса химии мы помним, что катализатор – это такое вещество, которое само в реакции не расходуется, но зато ускоряет ее или даже изменяет ее результат. Самые эффективные на свете катализаторы – природные, это ферменты. Они умеют делать так, что при реакции получается только один продукт (нужный), а не смесь, а исходного материала не остается. Поэтому наше тело работает так хорошо, поэтому химические процессы в природе очень эффективны. Химикам прежних времен о таком приходилось только мечтать. Перенести эти процессы "в пробирку" целиком не удается, потому что биологические молекулы, которые обеспечивают их качественное протекание – катализаторы, – очень большие, сложные в получении и не будут работать вне своей среды. Достижение сегодняшних лауреатов в том, что они перенесли эти процессы в лабораторные условия, существенно упростив.
"Органокатализ органично дополняет катализ комплексами переходных металлов, за который уже дали Нобелевскую премию в 2005-м и 2010 годах. При этом органокатализ более похож на природные процессы и, возможно, лучше подходит для получения природных веществ, в то время как катализ металлами как раз хорошо подходит для того, чтобы сделать что-то непохожее на природу (метатезис, например)", – говорит Дмитрий Перекалин, доктор химических наук, заведующий лабораторией функционализированных элементоорганических соединений.
Исследователь и свобода
Беньямин Лист родился во Франкфурте-на-Майне, учился он тоже в Германии, а в США сделал только один постдок (научное исследование, которое ученый выполняет вскоре после получения степени PhD), во время которого он и открыл органокатализ. После этого Лист вернулся на родину на практически самый престижный пост – директора института общества Макса Планка, легендарного Института исследования угля. В этом институте работал Карл Циглер, открыватель катализатора полимеризации этилена – дедушки многих современных промышленных процессов. Общество Макса Планка – это один из условных аналогов академии наук в Германии, но исследователи таких институтов обладают особо защищенными академическими свободами. Среди них – свобода в выборе тем фундаментальных исследований, что и отметил Лист в своем интервью.
Коллеги приветствуют Беньямина Листа после объявления о получении им Нобелевской премии по химии, 6 октября 2021 года. Фото: Reuters
Лист и Макмиллан награждены, в общем-то, еще очень молодыми – в отличие, например, от 90-летних лауреатов, получивших премию по физике накануне. Обоим немного за 50, и им еще предстоит большой путь в науке. Как сказал Беньямин Лист, отвечая на вопросы по телефону на традиционной пресс-конференции Нобелевского комитета, "эта премия даст мне еще больше свободы – хотя как исследователь в институте общества Макса Планка я уже ей обладаю – сделать в науке что-то революционное, совершенно новое". То есть это тот случай, когда Нобелевская премия может оказаться не только признанием заслуг, но и вдохновением, вложением в будущее науки.
Лист отметил, что не ожидал столь широкого применения своего метода, однако сразу осознал его новизну и революционность.
С этим тезисом соглашается Дмитрий Перекалин: "Как и Макмиллан, Лист осознал масштаб открытия, поэтому дальше продолжал развивать органокатализ и не переходил в другие темы. Особенностью его работ является то, что он быстро отошел от использования природных органокатализаторов (типа аминокислот) и стал делать что-то совсем на природу не похожее, но органическое, типа хиральные фосфорные кислоты на основе бинафтила", – отметил он.
Органические катализаторы отличаются от отмеченных Нобелевками за последние 20 лет метатезиса и кросс-сочетаний тем, что в них не содержится тяжелый элемент – металл. Многие металлы в катализаторах – и их соединения – являются токсичными, поэтому после использования катализатор сложнее утилизировать. Органокатализ потенциально гораздо более "зеленый", поэтому лучше отвечает современному запросу к химической науке будущего.
Дэвид Макмиллан родился в Шотландии и окончил свой первый университета в Глазго, однако далее его научная карьера связана с США. Сейчас он работает в Принстоне и Беркли.
Профессор Дэвид Макмиллан, лауреат Нобелевской премии по химии. Фото: Princeton University via Reuters
Неполученная премия за вакцины
Что касается Нобелевской премии Каталин Карико и Дрю Вайсману, эксперты полагают, что теперь ее дадут очень и очень нескоро. Возможно, свою роль играет социальное давление. Тут можно снова вспомнить вчерашних лауреатов Манабе и Хассельмана, которые получили премию за физику климата через десятки лет после ключевых открытий, и Роберта Эдвардса, отмеченного за технологию ЭКО спустя 50 лет. Оба исследования, очевидно, прорывные и планетарного значения. Но обе тематики очень политизированы.
Так же и с мРНК-вакцинами. Поскольку разнообразные антипрививочные движения напирают на возможные долгосрочные эффекты применения этих вакцин (для которых нет никаких видимых научных предпосылок, но которые нельзя исключить на 100,00%, пока не пройдет время), не исключено, что Нобелевский комитет со свойственным ему скрупулезным консерватизмом будет ждать до тех пор, пока у привитых этими вакцинами родятся здоровые дети.
Сумма Нобелевской премии, которую лауреаты разделят пополам, составляет 10 млн шведских крон (примерно $1,1 млн). Традиционная церемония награждения пройдет в декабре на мероприятии в Стокгольме.