Нобелова награда за химия 2005

Тази сутрин бе обявена Нобеловата награда за химия. Наградата от 10 милиона шведски крони се разпределя между Ив Шовен, Роберт Грубс и Ричард Шрок за работата им над метода метатеза в органичния синтез.

Ив Шовен, роден през 1930 г., работи в Френския институт за петрол Руел-Малмезон (Institut Français du Pétrole Rueil-Malmaison); Робърт Грубс - роден през 1942 г., работи в Калифорнийския Технологичен Институт (Калтек), а Ричард Шрок е роден през 1945 г. и работи в Масачузетския Технологичен Институт.

С наградата Нобеловият комитет отбелязва голямото значение на тяхната работа за развитието на химическата индустрия, откриването на възможности за разработката на нови лекарствени препарати, пластмаси и други материали, както и за оптимизиране на производството. Работата на тримата лауреати има огромно значение за развитието на органичната химия. Както знаем, органична химия се нарича разделът на химията, който се занимава с изучаването на органичните съединения - химичните съединения на въглерода с водород, азот, кислород, фосфор и др. Способността на въглеродните атоми да се свързват един с друг, образувайки дълги верижни или циклични молекули, ”украсени” със странични вериги, в изграждането на които влизат атоми и на други елементи, е в основата на живота на Земята (от там наименованието органични съединения).

Явлението, наречено метатеза в органичната химия, е описано за първи път през 50те години на миналия век от Зиглер, в резултат от работата му върху полимеризацията на етилена (за което получава Нобелова награда през 1963). Терминът метатеза означава буквално размяна на места (от гръцки мета – размяна и тезис – място, позиция) и отразява процеса, при който химични групи, свързани с двойна връзка разменят местата си. На страницата на Нобеловия комитет може да се види интересна анимация, представяща механизма на процеса.

Една такава реакция може да се види на фигурата по-долу - от две молекули пропен се получават по една молекула етен и бутен. Двете стрелки показва, че реакцията е обратима, т.е. може да протече в две посоки. Премахването на единия от крайните продукти на реакцията осигурява еднопосочността й. За да протече тази реакция е необходимо присъствието на катализатор - помощно вещество, което подпомага процеса, без самото то да се променя в резултат на нея. Подобни реакции са отдавна известни в органичната химия, но механизмът на действие на катализатора е бил неясен. Ив Шовен е първият, който успява да обясни механизма на тези метатезни процеси. Той и неговите сътрудници показват, че катализаторът съдържа метален атом, свързан чрез двойна връзка с въглероден атом. В резултат на взаимодействието му с едно от изходните вещества се стига до разпадане на двойните връзки и образуването на междинно съединение, значително по-реактивоспособно от който и да е от началните продукти. На свой ред това междинно съединение взаимодейства с молекулите на второто изходно вещество, при което се освобождават двата крайни продукта и катализаторът в непроменен вид.

На базата на откритието на Шовен, Робърт Грубс и Ричард Шрок успяват да създадат ново поколение катализатори, които отварят неподозирани възможности за индустриалния органичен синтез. Шрок създава и тества първите катализатори, базирани на тантал, волфрам и молибден в началото на 70те години. В хода на работата си той постепенно разбира ролята на метала за работата на катализатора и стига до извода, че най-подходящи за целта са съединенията на волфрама и молибдена. Неговият молибденов катализатор е мощно помощно средство за органичния синтез и до днес. Следващият голям пробив при разработката на катализатори прави Грубс. Създаденият от него през 1992 г. катализатор (наречен катализатор на Грубс), съдържащ метала рутений, днес е приет за златен стандарт.

Работата на тримата нобелисти има решаващо значение за развитието на биотехнологиите, фармацефтичната и хранително-вкусовата индустрия. Появата на нови, високо ефективни катализатори спомага за разработването на индустриални технологии, осигуряващи по-къс процес на синтез, по-големи количества продукт и по-малко отпадни продукти. Това на свой ред води до поевтиняване на производството и намаляване на вредното влияние върху околната среда. Откритията на Шовен, Грубс и Шрок намират приложение в производството на нови полимери, хербициди, лекарствени препарати срещу Алцхаймер, рак, мигрена, бактериални инфекции, хепатит С, СПИН, артрит и др. Както Нобеловият комитет посочва в прес съобщението си, метатезата е мощно оръжие при разработката на нови фармацефтични препарати за едни от най-тежките и обществено значими заболявания днес.