2021 Nobel Kimya Ödülü

Bu senenin Nobel Kimya Ödülü, ‘‘asimetrik organokataliz’’ işlemini geliştiren Benjamin List (Max Planck Kömür Araştırmaları Enstitüsü, Almanya) ve David W.C. MacMillan’a (Princeton Üniversitesi, ABD) verildi. Nedir peki bu asimetrik organokataliz?

Evrendeki tüm maddeler, çeşitli atomların çeşitli biçimlerde birbirine bağlı olduğu moleküllerden oluşur. Şu anda bu yazının yazıldığı bilgisayar klavyesindeki plastikten, bedenimizdeki iç organlara kadar her şey. Fakat bu atomları bir araya getiren süreçler genelde yavaş işler ve bir hızlandırıcıya gereksinim duyar. İşte bu hızlandırıcılar da katalizörlerdir.

Katalizörler, kimyasal tepkimeleri hızlandıran, fakat tepkime sonucu ortaya çıkan yeni ürünün içinde bulunmayan maddelerdir. Örneğin, bedenimizdeki enzimler, hayatımızı sürdürmemiz için gerekli moleküllerin oraya çıktığı biyokimyasal süreçleri düzenler veya otomobillerin egzoz gazındaki hidrokarbonların oksitlenmesini sağlayan süreçlerde bakır ve platin gibi katalizörler rol oynar. Bunların dışında, günlük hayatta alışık olduğumuz birçok endüstriyel madde üretimi de ancak katalizörler ile mümkündür.

Benjamin List ve David W.C. MacMillan’ın 2000 yılında birbirlerinden bağımsız olarak geliştirdiği asimetrik organokataliz yöntemine kadar, bilim insanları yalnızca iki çeşit katalizör olduğunu düşünüyordu; enzimler ve metaller. Bu yeni yöntem ise yalnızca hızlı değil, aynı zamanda verimli ve çevre dostu. Nobel Kimya Komitesi Başkanı Johan Aqvist’e göre, ‘‘Bu yeni kataliz kavramı, dahiyane olduğu kadar basit de. Bunu neden daha önce düşünemediğimiz gerçeği ise, birçoğumuzun aklından geçmiştir.’’

List’in çalışmaları, kataliz sırasında kullanılan metalleri devreden çıkarmaya odaklanarak, kimyasal bir tepkimeyi hızlandırmak için yalnızca amino asitlerin kullanılıp kullanılamayacağını sorgulayarak başlamış. Bunu, prolin adlı amino asit ile denemiş ve başarılı olmuş: prolin, farklı moleküllerden iki karbon atomunu bir araya getiren aldol tepkimesini gerçekleştirmiş.

MacMillan ise, işin asimetrik kataliz boyutu üzerinde başarılı olmuş. Moleküller oluşurken, bazen birbirinin yansıması olan, tıpkı aynada gördüğümüz yansıma gibi, iki farklı molekül ortaya çıkar. Aslında aynı moleküllerdir, ama ters yüz edilmiş gibi düşünülebilir, dolayısıyla işlevleri farklıdır. Bedenlerimiz bunları tanıyabilir, ama kimyasal ürünler üreten araştırmacılar, özellikle ilaç endüstrisinde, bunlardan yalnızca birine ihtiyaç duyar. MacMillan, istenilen ayna yansıması moleküllerin sentezlenmesinde elektron sağlayan metallerin yerine kullanılabilecek organik moleküller geliştirmeyi hedeflemiş, kullandığı yöntemle %90 oranında başarılı olmuş. Sonuçları yayımlarken de asimetrik organokataliz terimini ortaya atmış.

Bilim insanlarının 2000 yılından bu yana kullandığı organik katalizörler sayesinde, ilaç üretiminden güneş panellerine kadar birçok alanda daha verimli sonuçlar elde edilebiliyor. Ayrıca, süreçlerde oksijen, azot, kükürt ve fosfor gibi yaygın elementler kullanıldığından, ucuz ve çevreye zararlı değil.

List ve MacMillan’ı kutluyor, başarılarının devamını diliyoruz.