Korte route naar nieuwe moleculen levert Nobelprijs Scheikunde op

Een nieuwe, revolutionaire methode om kunstmatige, chemische moleculen te maken, leverde twee chemici de Nobelprijs voor Scheikunde van 2021 op.

Een nieuwe, revolutionaire methode om kunstmatige, chemische moleculen te maken, leverde twee chemici de Nobelprijs voor Scheikunde van 2021 op.

Shutterstock

6 oktober 2021: De Nobelprijs voor Scheikunde 2021 is vandaag toegekend aan de Duitser Benjamin List en David MacMillan uit de VS. Zij moeten de prijs delen.

Beide onderzoekers ontwikkelden onafhankelijk van elkaar de zogeheten asymmetrische organokatalyse, een zeer efficiënt werktuig voor het bouwen van chemische moleculen.

Nobelprijs, scheikunde, 2021

De twee Nobelprijswinnaars voor Scheikunde van 2021: David W.C. MacMillan van de Princeton University in de VS (l) en Benjamin List van het Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Duitsland.

© Princeton University & Max-Planck-Gesellschaft

Een molecuul is de kleinste eenheid van een chemische stof, en kunstmatig gemaakte moleculen zitten in van alles en nog wat, zoals voedsel, kunststof, cosmetica en geneesmiddelen.

Het produceren van bijvoorbeeld een kunstmatige smaakstof of de werkzame stof van een medicijn is soms een moeizaam proces, en daarom worden zogeheten katalysators ingezet.

Dat zijn stoffen die geen deel uitmaken van het scheikundige proces, maar de gewenste reactie soepeler laten verlopen.

Vóór de ontdekking van de twee Nobelprijswinnaars werden o.a. enzymen als katalysator gebruikt, maar die zijn groot en het proces is duur.

Met asymmetrische organokatalyse hebben onderzoekers nu een geniaal werktuig in handen om moleculen te bouwen. Het is efficiënter, goedkoper en milieuvriendelijker dan eerdere methoden.

Proline

Enzymen (l) zijn een uitstekende katalysator voor chemische processen, maar Benjamin List ontdekte dat slechts twee aminozuren (r) van belang waren voor de katalyse bij zijn experimenten. Hij maakte het kunstmatige aminozuur proline (onder), dat alleen de elementen bevat die een rol spelen in de katalyse.

© Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

MacMillan en List bedachten de nieuwe methode circa 20 jaar geleden, en sindsdien borduren anderen voort op asymmetrische organokatalyse.

Het giftige strychnine heeft een zeer complexe structuur en is buitengewoon lastig om te maken. Scheikundigen gebruiken de stof om te testen of productiemethoden effectief zijn.

Met enzymkatalyse is dit proces zo’n 7000 keer zo complex als wanneer er met asymmetrische organokatalyse wordt gewerkt.

Bovendien is organokatalyse milieuvriendelijker doordat er geen afvalstoffen ontstaan die weggefilterd moeten worden en die de moleculen kunnen verontreinigen.