Нобелевскую премию по химии присудили за клик-химию

Лауреатами Нобелевской премии по химии 2022 года стали Каролин Бертоцци (Carolyn R. Bertozzi), Мортен Мельдаль (Morten P. Meldal) и Барри Шарплесс (K. Barry Sharpless) — за развитие методов клик-химии и биоортогональной химии. Барри Шарплесс получил уже вторую Нобелевскую премию по химии — в 2001 году он стал лауреатом за стереоселективные реакции окисления. За церемонией вручения премии можно наблюдать в прямом эфире на сайте Нобелевского комитета. Подробнее об исследованиях лауреатов рассказывает пресс-релиз.

Свои премии лауреаты получат на официальной церемонии, которая состоится 10 декабря.

Барри Шарплесс — теперь уже дважды лауреат Нобелевской премии — всю жизнь занимался органической химией. Он хотел изобрести химические реакции, способные проходить в воде, в присутствии кислорода, быстро и с высоким выходом. В своей статье 2004 года он привел несколько известных таких реакций и объединил их в класс клик-реакций. Но можно сказать, что сама клик-химия началась, когда Мортен Мельдаль в 2002 году опубликовал статью о каталитическом азид-алкиновом циклоприсоединении. В том же году независимо от Мельдаля об этой реакции сообщил и Барри Шарплесс с коллегами.

Реакция азид-алкинового циклоприсоединения протекает между молекулами двух веществ, которые содержат две разные функциональные группы — азидную и алкиновую. Азидная группа представляет из себя три связанных друг с другом атома азота. А алкинами называют вещества с тройной связью углерод-углерод. Две молекулы в присутствии катализатора на основе меди соединяются в одну и дают триазол — циклический гетероцикл с тремя атомами азота. Причем реакция, как правило, идет быстро и с высоким выходом.

А через два года к исследованиям клик-химии подключилась Каролин Бертоцци и нашла ей конкретное применение. Ей удалось провести реакцию азид-алкинового циклоприсоединения без катализатора: для этого она исходно взяла стерически напряженный алкин циклооктин, который легко переходил в продукт, благодаря тому, что снятие напряжения с циклического остова выгодно термодинамически. Реакция эта оказалась биоортогональной — она не мешала биологическим процессам в живых клетках. И поэтому Бертоцци успешно применила ее для исследования гликанов — полисахаридов, находящихся на поверхности клеток. Они участвуют в процессах клеточного распознования и играют важную роль в иммунных процессах.

В списке аналитиков из Clarivate от 2022 года, никого из нобелевских лауреатов не было. По данным о цитировании компания отобрала Чжэнань Бао (Zhenan Bao) из Стэнфордского университета, которая занимается органическими полимерами, Даниэля Ночеру (Daniel G. Nocera), который занимается реакциями с одновременным транспортом протонов и электронов, а также Бонни Басслер (Bonnie L. Bassler) из Принстонского университета и Питера Гринберга (E. Peter Greenberg) из Университета Вашингтона. Они выяснили, как клетки бактерий регулируют экспрессию генов в зависимости от плотности популяции. А вот в 2013 году предшественник Clarivate компания Thompson Reuters внесла в список возможных лауреатов Барри Шарплесса и другого исследователя клик-химии Валерия Фокина.

В 2021 году премию получили Беньямин Лист и Дэвид Макмиллан за развитие асимметрического органокатализа, позволяющего получать энантиомерно чистые органические вещества. Подробнее о лауреатах и их исследованиях можно прочитать в нашем материале «Химия зазеркалья».

В 2020 году премию присудили биохимикам — Дженнифер Дудне и Эммануэль Шарпантье. Они развили технологию CRISPR/Cas9 — с ее помощью можно точечно редактировать ДНК. Об этой технологии, ее возможностях и областях применения мы рассказали в тексте «Эти буквы должен знать каждый».

Михаил Бойм