Барри Шарплесс и Мортен Мелдал заложили основу новой функциональной формы химии — клик-химии, а Кэролин Бертоцци начала использовать ее в живых организмах.
Химиками давно движет желание строить все более сложные молекулы. В фармацевтических исследованиях это часто используется при искусственном воссозданием природных молекул с лечебными свойствами. Полезных молекулярных конструкций создано не мало, но для их производства, как правило, требуется много времени и средств.
«Премия 2022 года по химии направлена на то, чтобы не усложнять вещи, а работать с тем, что легко и просто. Функциональные молекулы можно построить даже прямым путем», — говорит Йохан Оквист, председатель Нобелевского комитета по химии.
Упростить процесс взялся американский учёный-химик Барри Шарплесс, теперь уже дважды лауреат Нобелевской премии по химии (в 2001 году Шарплесса совместно Рёдзи Ноёри и Уильямом Ноулзом отметили «за создание хиральных катализаторов окислительно-восстановительных реакций»). Практически в это же время Барри придумал концепцию клик-химии — понятия, которое описывает химические реакции, приспособленные для быстрого и надёжного получения химических веществ путём соединения между собой отдельных маленьких элементов. Клик-химия была задумана как подражание природе, которая также создаёт соединения из модульных элементов — по сути, это форма простой и надежной химии, где реакции протекают быстро и исключаются нежелательные побочные продукты.
Немного позже Шарплесс и профессор Копенгагенского университета Мортен Мелдал независимо друг от другу представили наиболее используемую сейчас клик-реакцию — азид-алкиновое циклоприсоединение (реакция между азидами и алкинами с образованием триазолов) с использованием медного катализатора (CuAAC).
При использовании такого катализатора реакция ускоряется приблизительно в 107 раз, что позволяет ее проводить при температурах, близких к комнатной, а соответственно значительно упрощает химический процесс. Также для процесса можно использовать более широких спектр растворителей, включая обычную воду. Этот упрощенный вариант, сейчас широко используется, в том числе при разработке фармацевтических препаратов и для построения карт ДНК.
Далее за дело взялась Кэролин Бертоцци и разработала свои клик-реакции, которые могут работать даже внутри живых организмов, и использоваться для создания карт важных, но неуловимых биомолекул — гликанов. Разработанные Кэролин реакции протекают внутри живых систем, не мешая естественным биохимическим процессам. Клик-реакции уже использовали при разработке лекарств от рака, которые сейчас проходят клинические испытания.
Премия будет разделена между тремя лауреатами поровну.
Прошлогоднюю премию по химии получили Беньямин Лист и Дэвид Макмиллан за развитие асимметрического органокатализа. В 2020 году премию получили Эммануэль Шарпеньтье и Дженнифер Дудна — за метод редактирования генома CRISPR/Cas. В 2019 году Нобелевской премии по химии были удостоены Джон Гуденаф, Стенли Виттингхэм и Акира Ёсино за создание литий-ионных батарей. В 2018 году премию по химии присудили Фрэнсис Арнольд — «за направленную эволюцию ферментов», а также Джорджу Смиту и Грегори Уинтеру — «за фаговое отображение пептидов и антител».
Видео с объявлением о присуждении Нобелевской премии по химии 2022 года: