06.10.2021 - Kungl. Vetenskapsakademien (The Royal Swedish Academy of Sciences)

Nobelpreis für Chemie 2021 für die Entwicklung der asymmetrischen Organokatalyse

Ein geniales Werkzeug zum Aufbau von Molekülen

Die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften hat beschlossen, den Nobelpreis für Chemie 2021 an Benjamin List, Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mülheim an der Ruhr, Deutschland und David W.C. MacMillan, Princeton University, USA "für die Entwicklung der asymmetrischen Organokatalyse" zu verleihen.

Moleküle zu bauen ist eine schwierige Kunst. Benjamin List und David MacMillan erhalten den Nobelpreis für Chemie 2021 für ihre Entwicklung eines präzisen neuen Werkzeugs für den Molekülbau: die Organokatalyse. Diese hat große Auswirkungen auf die pharmazeutische Forschung und macht die Chemie umweltfreundlicher.

Viele Forschungsbereiche und Industrien sind von der Fähigkeit der Chemiker abhängig, Moleküle zu konstruieren, die elastische und dauerhafte Materialien bilden, Energie in Batterien speichern oder das Fortschreiten von Krankheiten hemmen können. Diese Arbeit erfordert Katalysatoren, d. h. Stoffe, die chemische Reaktionen steuern und beschleunigen, ohne Teil des Endprodukts zu werden. Katalysatoren in Autos verwandeln beispielsweise giftige Stoffe in Abgasen in harmlose Moleküle. Auch unser Körper enthält Tausende von Katalysatoren in Form von Enzymen, die die für das Leben notwendigen Moleküle herausmeißeln.

Katalysatoren sind also grundlegende Werkzeuge für Chemiker, aber lange Zeit glaubten Forscher, dass es im Prinzip nur zwei Arten von Katalysatoren gibt: Metalle und Enzyme. Benjamin List und David MacMillan erhalten den Nobelpreis für Chemie 2021, weil sie im Jahr 2000 unabhängig voneinander eine dritte Art von Katalysatoren entwickelt haben. Sie wird asymmetrische Organokatalyse genannt und baut auf kleinen organischen Molekülen auf.

"Dieses Katalysekonzept ist so einfach wie genial, und viele haben sich gefragt, warum wir nicht schon früher darauf gekommen sind", sagt Johan Åqvist, der Vorsitzende des Nobelkomitees für Chemie.

Organische Katalysatoren haben ein stabiles Gerüst aus Kohlenstoffatomen, an das sich weitere aktive chemische Gruppen anlagern können. Diese enthalten oft gemeinsame Elemente wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel oder Phosphor. Dies bedeutet, dass diese Katalysatoren sowohl umweltfreundlich als auch billig in der Herstellung sind.

Die rasche Zunahme der Verwendung organischer Katalysatoren ist vor allem auf ihre Fähigkeit zurückzuführen, die asymmetrische Katalyse voranzutreiben. Beim Aufbau von Molekülen treten häufig Situationen auf, in denen sich zwei verschiedene Moleküle bilden können, die - genau wie unsere Hände - das Spiegelbild des jeweils anderen sind. Chemiker wollen oft nur eines davon, insbesondere bei der Herstellung von Arzneimitteln.

Die Organokatalyse hat sich seit dem Jahr 2000 mit erstaunlicher Geschwindigkeit entwickelt. Benjamin List und David MacMillan sind nach wie vor führend auf diesem Gebiet und haben gezeigt, dass organische Katalysatoren für eine Vielzahl von chemischen Reaktionen eingesetzt werden können. Mithilfe dieser Reaktionen können Forscher nun alles effizienter herstellen, von neuen Arzneimitteln bis hin zu Molekülen, die Licht in Solarzellen einfangen können. Auf diese Weise bringen die Organokatalysatoren der Menschheit den größten Nutzen.

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