Thông báo của Ủy ban Nobel nêu rõ, hai nhà khoa học Benjamin List (Đức) và David MacMillan (Mỹ) đã nghiên cứu và phát triển hình thức xúc tác hữu cơ bất đối xứng (asymmetric organocatalysis) trong quá trình hình thành phân tử. Nghiên cứu này có thể ứng dụng vào nghiên cứu dược phẩm đồng thời giúp ngành hóa học trở nên thân thiện hơn với môi trường.
Thành viên của Ủy ban Nobel Hóa học Pernilla Wittung-Stafshede khẳng định, phát hiện của hai nhà khoa học đã mở ra một lối suy nghĩ mới về cách liên kết các phân tử hóa học. Công cụ xây dựng phân tử mới của ông Benjamin List và ông David MacMillan sẽ mang lại lợi ích to lớn cho nhân loại vì có thể ứng dụng rộng rãi, từ bào chế thuốc đến sản xuất hóa chất mịn.
Nhà khoa học Benjamin List, 53 tuổi, hiện là Giám đốc Viện Max-Planck (Đức); nhà khoa học người Mỹ MacMillan, 53 tuổi, là Giáo sư tại Đại học Princeton (Mỹ).
Ủy ban Nobel công bố hai nhà khoa học thắng giải Nobel Hóa học 2021
Ủy ban Nobel cũng cho rằng, nhiều lĩnh vực nghiên cứu và ngành công nghiệp phụ thuộc vào công trình nghiên cứu của các nhà hóa học trong việc hình thành các phân tử có khả năng tạo thành vật liệu đàn hồi và bền, tích trữ năng lượng trong pin hoặc ức chế sự phát triển của bệnh tật. Công việc này đòi hỏi chất xúc tác, là những chất kiểm soát và đẩy nhanh các phản ứng hóa học.
Trong hóa học, chất xúc tác có vai trò làm cho các phản ứng hóa học diễn ra nhanh hơn và không tham gia vào thành phần các sản phẩm của phản ứng hóa học. Trước đây, các chất xúc tác chỉ thuộc hai nhóm lớn là xúc tác kim loại và xúc tác enzym.
Tuy nhiên, vào năm 2000 List và MacMillan, với những nghiên cứu độc lập đã phát triển nhóm xúc tác thứ ba, gọi là xúc tác hữu cơ bất đối xứng (asymetric organocatalysis), được tạo thành từ các phân tử hữu cơ nhỏ.
Kết quả nghiên cứu của hai nhà khoa học đã nhanh chóng được sử dụng trong sản xuất dược phẩm nhờ khả năng xúc tác bất đối xứng. Đây là những chất xúc tác vừa thân thiện với môi trường vừa có giá thành rẻ để sản xuất đại trà.
Trong những phản ứng nghiên cứu đầu tiên của mình, bằng chất xúc tác hữu cơ bất đối xứng, David MacMillan đã có thể điều chế được một trong hai đồng phân đối quang với độ tinh khiết lên đến 90%. Trong sản xuất dược phẩm, việc điều chế được một dạng đồng phân đối quang duy nhất vẫn là xu hướng phát triển mạnh mẽ của ngành dược trong những năm gần đây. Bởi trong 10 biệt dược có doanh số bán chạy nhất toàn cầu thì có tới 9 dược chất đối quang và 4/5 biệt dược có doanh số lớn nhất đều là các dược chất đối quang tinh khiết.
Lấy ví dụ cho sự cần thiết của đồng phân đối quang tinh khiết, những năm 1960 phụ nữ dùng thuốc ngừa thai thalidomid khi sinh con sẽ bị dị dạng. Nguyên nhân là do phản ứng tổng hợp dược chất trong khi sản xuất thuốc đã sinh ra cả hai đồng phân đối quang, trong đó có một đồng phân gây nên dị dạng cho thai nhi. Sau này, nhờ chất xúc tác hữu cơ bất đối xứng nên người ta có thể điều khiển được phản ứng tổng hợp để chỉ cho ra một dạng đồng phân đối quang tinh khiết, loại bỏ đồng phân gây dị dạng.