ذهبت جائزة نوبل للكيمياء لعام 2021 إلى باحثَين طوَّرا تقنيات لتسريع التفاعلات الكيميائية، والتحكم فيها.
فقد طوَّر بنيامين لِيست وديفيد ماكميلان، كلًّا على حدة، نوعًا جديدًا من المحفزات في بداية الألفية الثالثة. وتُستخدم التقنية، التي يُطلق عليها اسم التحفيز العضوي غير التماثلي، على نطاق واسع اليوم لإنتاج عقاقير، وغيرها من الكيماويات. وتنبع أهمية المحفزات التي طوّرها العالمان من قدرتها على التمييز بين اليسار واليمين، وبالتالي تخليق جزيئات مختلفة عن نظيرتها المرآتية.
وقالت بيرنيلا ويتونج ستافشيده، عضوة اللجنة المختصة بمنح جائزة نوبل في الكيمياء، في حديثها أثناء الإعلان عن الجائزة، أن العالِمين طوَّرا "أداة مبتكرة للغاية لتركيب الجزيئات – على نحو أبسط جدًا مما يمكن لأحد أن يتخيّل". وأردفت: "حتى عام 2000، لم يكن لدينا سوى نوعين من العوامل الحفازة، إلى أن غيّر بنيامين ليست وديفيد ماكميلان وجه هذا المجال؛ إذ أعلنا - كلًّا على حدة - أن في مقدورهما تسخير جزيئات عضوية صغيرة لتلعب الدور نفسه الذي تلعبه الإنزيمات الكبيرة والفلزات الحفازة في التفاعلات الكيميائية، على أن هذه الجزيئات تقدم نتائج تتسم بالدقة والسرعة، فضلًا عن أنها غير مكلفة وصديقة للبيئة".
وقال ليست للصحفيين أثناء مؤتمر صحفي عُقد عقب الإعلان عن الجائزة: "لم أتوقع إطلاقًا هذه المفاجأة الهائلة، لقد أسعدتم يومي حقًا"، مضيفًا "عندما أجريت هذه التجربة [في البداية] لم أكن أعرف ما سيحدث، وكنت أظن إنها قد تكون فكرة سخيفة، أو ربما اختبرها شخص ما بالفعل. وعندما رأيت نجاحها، شعرت بأنها ربما تكون أمرًا جللًا".
محفزات بديلة
والمحفزات هي مواد تُسَّرع التفاعلات دون أن تُستنزف، وهي أدوات أساسية لعمل الكيميائيين. وقد طور ليست، الذي يعمل في معهد ماكس بلانك في مولهايم أن دير رور بألمانيا، وماكميلان الذي يعمل بجامعة برينستون بولاية نيو جيرسي، عدد من أوائل المحفزات العضوية، وبرهنا على أنه بمقدورها توجيه تحفيز غير تماثلي، بحيث يمكن للتفاعل أن ينتج كمية أكبر من نسخة الجزيء الواقع في الجانب الأيسر مقارنة بتلك التي للجزيء الموجود في الجانب الأيمن، أو العكس.
وبالعودة إلى عام 2000، نجد أن ليست أثبت أن الحمض الأميني الذي يُسمى البرولين من شأنه أن يقوم بدور عامل حفاز في أحد تفاعلات الألدول، الذي ترتبط فيه ذرتا كربون مأخوذتان من جزيئين مختلفين معًا، كما أن هذا الحمض يمكنه أن يوجه عملية تحفيز غير تماثلية. ونحو هذا الوقت أيضًا، صمم ماكميلان جزيئات عضوية صغيرة يمكنها أن تمنح إلكترونات أو تستقبلها، ومن ثم تحفز التفاعلات بكفاءة وفاعلية.
وكان المفهوم السائد قبل أن يحقق العالمان إنجازهما أنه يلزم أن يكون العامل الحفاز الذي يخلق جزيئات غير متناظرة مرآتيًا إنزيمًا أو يحوي فلز انتقالي مثل الحديد. تقول الكيميائية، كاتلين كرِدين من جامعة "كوينز" في كينجستون في كندا: "لقد كان تحولًا مفاهيميًا. لوقت طويل كان الناس يعتقدون أن الفلزات والإنزيمات هي البديل الوحيد المتاح".