Katalysator Katharsis

Die diesjährigen Gewinner des Chemie-Nobelpreises, die am Mittwoch, 5. Oktober, bekannt gegeben wurden, haben Katalysatoren für eine elegante neue Art der Herstellung organischer Moleküle entdeckt. Ihre Arbeit hat die Möglichkeit einer breiten Palette von präzise abgestimmten Katalysatoren zur Herstellung von Molekülen eröffnet, die zuvor entweder nicht hergestellt werden konnten oder eine lange Reihe von Syntheseschritten erforderten.

1971 schlug Yves Chauvin, der seine bahnbrechenden Forschungen am Institut Francais du Petrole durchführte, einen Mechanismus zur Erklärung mysteriöser Reaktionen vor, die Chemiker von Mineralölkonzernen seit Jahrzehnten beobachten: Obwohl die Produkte, darunter ein Vorläufer eines gängigen Kunststoffs, bekannt waren , war die Chemie hinter den Reaktionen unbekannt.

Es bedurfte der Arbeit von Richard Schrock vom MIT ( klicken Sie hier, um Schrock zu sehen ), einem weiteren Gewinner des diesjährigen Preises, um Chauvin Recht zu geben. Schrock stellte Metall-Kohlenstoff-Katalysatoren her, die Moleküle mit starken Doppelbindungen zerlegten und wieder zusammensetzten.



Aufgrund seiner Arbeit wissen Chemiker jetzt nicht nur, wie diese Katalysatoren funktionieren, sondern auch, dass sie durch Veränderung der Anordnung der Atome um den Kern des Katalysators auf verschiedene Produkte abgestimmt werden können. Da so viele Kombinationen von Metallen und umgebenden Atomen möglich sind, hat Schrocks Arbeit Chemikern viele Möglichkeiten eröffnet.

Es war sehr aufregend, sagt Guillermo Bazan, ein Doktorand in Schrocks Labor im Jahr 1990, der zum ersten Mal den Beweis sah, dass sie den benötigten Katalysator hatten. Bazan, jetzt Professor für organische Chemie an der University of California in Santa Barbara, starrte 20 Minuten lang staunend auf den Gipfel, der zeigte, dass die MIT-Forscher erfolgreich waren. Er hatte ein langes Projekt abgeschlossen, erinnert sich aber, dass er dachte: „Wo fangen wir an?“ Weil wir so viele Dinge tun konnten, die wir tun konnten.

Der Katalysator, der das Metall Molybdän verwendet, wurde in einer Veröffentlichung von 1990 beschrieben. Zwei Jahre später entwickelte ein anderer Chemiker, Robert Grubbs, am Caltech, der dritte Preisträger, einen Katalysator mit Ruthenium. Obwohl nicht so aktiv wie die von Schrock, konnte die Version von Grubbs unter Alltagsbedingungen verwendet werden. Die Bequemlichkeit der Grubb-Katalysatoren hat zu einer weit verbreiteten Verwendung geführt.

Die aus ihrer Forschung resultierenden Katalysatoren seien in vielen Bereichen der Chemie dominant geworden, sagt Amir Hoveyda, Chemieprofessor am Boston College. Hoveyda sagt jedoch, dass die Anwendungen der Technologie nicht einmal zu 5 bis 10 Prozent realisiert werden.

Dennoch sind zahlreiche wertvolle Verbindungen, darunter potenzielle Medikamente gegen Hepatitis C, Pilzinfektionen, Influenza und AIDS, direkt auf die Arbeit der diesjährigen drei Chemie-Nobelpreisträger zurückzuführen. Tatsächlich befinden sich derzeit mindestens zwei Medikamente, die diese Art von Katalysatoren verwenden, in späten Studien am Menschen.

ist eine Galaxie größer als ein Universum

Die mit den Katalysatoren ermöglichten Reaktionen lassen sich auch zur Herstellung fortschrittlicher Kunststoffe wie elektrisch leitfähiger Polymere nutzen.

Bei vielen Reaktionen führten die von Schrock und Grubbs hergestellten Katalysatoren zu weitaus effizienteren Syntheseprozessen. Das sind die saubersten Reaktionen, mit denen man umgehen kann, sagt Sarah Dolman, eine Absolventin der Schrock-Gruppe, die jetzt bei Merck Frosst arbeitet, einem Pharmaunternehmen mit Sitz in Kirkland, Kanada.

Obwohl diese Katalysatoren ihren praktischen Wert bewiesen haben und viele weitere Anwendungen versprechen, weist Schrock darauf hin, dass diese Fortschritte alle darauf zurückzuführen waren, dass die Wissenschaftler ihrer eigenen Neugierde frönen durften. Diese ersten Entdeckungen seien das Ergebnis der Grundlagenforschung, ich wusste nicht, wohin das führen würde, sagte Schrock.

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