211service.com
Katalysator Catharsis
De winnaars van dit jaar van de Nobelprijs voor de Scheikunde, aangekondigd op woensdag 5 oktober, ontdekten katalysatoren voor een elegante nieuwe manier om organische moleculen te creëren. Hun werk heeft de mogelijkheid geopend voor een breed scala aan nauwkeurig afgestemde katalysatoren voor het maken van moleculen die voorheen onmogelijk te maken waren, of waarvoor een lange reeks synthesestappen nodig was.
In 1971 stelde Yves Chauvin, die zijn baanbrekende onderzoek deed aan het Institut Francais du Petrole, een mechanisme voor om de mysterieuze reacties te verklaren die scheikundigen bij petroleummaatschappijen al tientallen jaren observeren: hoewel de producten, waaronder een voorloper van een gewoon plastic, bekend waren , was de chemie achter de reacties onbekend.
Het kostte het werk van Richard Schrock van MIT (klik hier om Schrock te zien), een andere winnaar van de prijs van dit jaar, om te bevestigen dat Chauvin gelijk had. Schrock maakte metaal-koolstofkatalysatoren die moleculen met sterke dubbele bindingen uit elkaar haalden en weer in elkaar zetten.
Door zijn werk weten scheikundigen nu niet alleen hoe deze katalysatoren werken, maar ook dat ze kunnen worden afgestemd om verschillende producten te maken door de rangschikking van atomen rond de kern van de katalysator te veranderen. Omdat er zoveel combinaties van metalen en omringende atomen mogelijk zijn, heeft Schrocks werk een vergezicht van mogelijkheden geopend voor chemici.
Het was heel spannend, zegt Guillermo Bazan, een afgestudeerde student in het laboratorium van Schrock in 1990, die voor het eerst het bewijs zag dat ze de katalysator hadden die ze nodig hadden. Bazan, nu hoogleraar organische chemie aan de Universiteit van Californië in Santa Barbara, zat 20 minuten vol verbazing naar de piek te staren en liet zien dat de MIT-onderzoekers succesvol waren. Hij had een lang project afgerond, maar herinnert zich dat hij dacht: ‘Waar beginnen we?’ Omdat we zoveel dingen hadden die we konden doen.
De katalysator, die het metaal molybdeen gebruikte, werd beschreven in een artikel uit 1990. Twee jaar later creëerde een andere chemicus, Robert Grubbs, bij Caltech, de derde winnaar van de prijs, een katalysator met ruthenium. Hoewel niet zo actief als die van Schrock, kon de versie van Grubbs onder alledaagse omstandigheden worden gebruikt. Het gemak van de katalysatoren van Grubb heeft geleid tot wijdverbreid gebruik.
De katalysatoren die het resultaat zijn van hun onderzoek zijn dominant geworden in veel gebieden van de chemie, zegt Amir Hoveyda, hoogleraar scheikunde Boston College. Toch zegt Hoveyda dat de toepassingen van de technologie voor nog geen 5 tot 10 procent worden gerealiseerd.
Toch zijn tal van waardevolle verbindingen, waaronder potentiële medicijnen tegen hepatitis C, schimmelinfecties, griep en aids, rechtstreeks terug te voeren op het werk van de drie Nobelprijswinnaars voor de chemie van dit jaar. Inderdaad, ten minste twee geneesmiddelen die dit soort katalysatoren gebruiken, bevinden zich nu in een vergevorderd stadium van menselijke proeven.
De reacties die mogelijk worden gemaakt met de katalysatoren kunnen ook worden gebruikt om geavanceerde kunststoffen te maken, zoals elektrisch geleidende polymeren.
Bij veel reacties leidden de door Schrock en Grubbs geproduceerde katalysatoren tot veel efficiëntere syntheseprocessen. Het zijn de schoonste reacties die je kunt hebben, zegt Sarah Dolman, een recent afgestudeerde van de Schrock-groep, die nu werkt bij Merck Frosst, een farmaceutisch bedrijf gevestigd in Kirkland, Canada.
Hoewel deze katalysatoren hun praktische waarde hebben bewezen en nog veel meer toepassingen beloven, wijst Schrock erop dat deze vooruitgang allemaal het gevolg was van het feit dat de wetenschappers hun eigen nieuwsgierigheid konden bevredigen. Deze eerste ontdekkingen waren het resultaat van fundamenteel onderzoek, ik wist niet waar het heen zou gaan, zei Schrock.