Der Nobelpreis für Chemie 2021 geht an den Deutschen Benjamin List und den US-Forscher David MacMillan für die Entwicklung der asymmetrischen Organokatalyse. Mit diesem Werkzeug lassen sich organische Moleküle für Werkstoffe und Arzneimittel bauen.

"Ein geniales Werkzeug zum Aufbau von Molekülen" nennt die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften die asymmetrische Organokatalyse, für die sie Benjamin List und David MacMillan mit dem Chemie-Nobelpreis des Jahres 2021 auszeichnet. Dieses Werkzeug hat heute große Bedeutung für die pharmazeutische Forschung und die Chemie umweltfreundlicher gemacht.

Benjamin List ist Direktor des Max-Planck-Instituts für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr, David MacMillan ist Professor an der Princeton University in den USA. Geboren sind beide im Jahr 1968.

Nobelpreis-Anruf im Amsterdamer Café

Der frisch gekürte Chemie-Nobelpreisträger List saß in einem Amsterdamer Café, als er die Nachricht bekam, dass er den Preis erhält. Er habe wirklich nicht damit gerechnet, sonst wäre er ja auch kaum nach Amsterdam gefahren.

Chemische Reaktionen steuern und beschleunigen

Chemie-Nobelpreisträher 2021: David MacMillan, Professor an der Princeton University, New Jersey, USA.

Chemiker konstruieren spezielle Moleküle, die zum Beispiel elastische und langlebige Materialien bilden, Energie in Batterien speichern oder das Fortschreiten von Krankheiten hemmen können. Um diese Moleküle zusammenzubauen sind Katalysatoren notwendig. Das sind Substanzen, die chemische Reaktionen steuern und beschleunigen, aber nicht Teil des Endprodukts werden. Katalysatoren in Autos wandeln beispielsweise giftige Stoffe in Abgasen um in harmlose Moleküle. Auch unser Körper enthält Tausende von Katalysatoren in Form von Enzymen, ohne die kein Stoffwechsel möglich wäre.

Die Entdeckung der Organokatalyse

Lange waren Wissenschaftler davon überzeugt, dass es im Prinzip nur zwei Arten von Katalysatoren gäbe: Metalle und Enzyme. Benjamin List und David MacMillan entwickelten jedoch im Jahr 2000 unabhängig voneinander eine dritte Art der Katalyse: Sie wird als asymmetrische Organokatalyse bezeichnet und basiert auf kleinen organischen Molekülen.

Asymmetrische Katalyse verhindert Spiegelbild-Moleküle

Der Erfolg der organischen Katalysatoren liegt in erster Linie daran, dass mit ihr die asymmetrische Katalyse möglich ist. Beim Zusammenbauen von Molekülen kommt es oft vor, dass sich zwei unterschiedliche Moleküle bilden können, bei denen – genau wie bei unseren Händen – das eine das Spiegelbild des anderen ist. Gerade bei der Herstellung von Arzneimitteln wollen Chemiker aber oft nur eines davon. Unterschiedliche Spiegelbilder eines Moleküls, die sogenannten Enantiomere, können nämlich unterschiedliche Wirkungen haben. Sie können etwa unterschiedliche Düfte hervorrufen, zum Beispiel nach Zitrone oder nach Orange. Sie können aber auch Schaden anrichten. Ein Beispiel ist der Wirkstoff Thalidomid, der als Schlaf- und Beruhigungsmittel in den 1960er-Jahren unter dem Namen Contergan verkauft wurde. Das eine Enantiomer löste die erwünschte Müdigkeit aus, das andere schwere Missbildungen bei ungeborenen Kindern.

Die Organokatalyse hat sich seit dem Jahr 2000 mit erstaunlicher Geschwindigkeit entwickelt. Benjamin List und David MacMillan sind nach Ansicht des Nobelpreis-Komitees weiterhin führend auf diesem Gebiet und haben gezeigt, dass organische Katalysatoren für eine Vielzahl chemischer Reaktionen verwendet werden können. Mithilfe dieser Reaktionen könnten Forscher nun vieles effizienter konstruieren, von neuen Pharmazeutika bis hin zu Molekülen, die Licht in Solarzellen einfangen. Auf diese Weise hätten die Organokatalysatoren der Menschheit den größten Nutzen gebracht.

Deutsche Chemie-Nobelpreisträger