„Zielony proszek” prof. Greli pomógł złamać amerykański monopol

Prof. Karol Grela z Wydziału Chemii Uniwersytetu Warszawskiego i Instytutu Chemii Organicznej PAN jest tegorocznym laureatem Nagrody Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.

Opracowany przez zespół prof. Greli „zielony proszek” to katalizator reakcji metatezy olefin. Ta dosyć skomplikowana nazwa nie odstręcza firm, m.in. farmaceutycznych czy chemicznych. One na podobne substancje czekały od lat i teraz chętnie z nich skorzystają. "Dzięki naszym katalizatorom np. z taniego oleju palmowego czy z oleju rzepakowego, który zawiera kwas oleinowy, można otrzymać dodatki do biopaliw, albo inne cenne związki, z których produkuje się lakiery, środki powierzchniowo czynne czy inne pożyteczne produkty" - powiedział PAP prof. Grela.

Wyjaśnił, że aby otrzymać większość produktów codziennego użytku jak np. leki czy środki czystości, potrzebne jest przeprowadzenie reakcji z udziałem tzw. katalizatorów, a więc substancji, które umożliwiają lub przynajmniej ułatwiają zajście jakiejś reakcji. "Bez katalizatorów niektóre reakcje chemiczne wymagałyby bardzo dużych ciśnień lub temperatur albo biegłyby bardzo wolno. Katalizatory obecne są też w naszym ciele, nazywają się enzymami. Przyspieszają reakcje i umożliwiają ich przebieg w bardzo łagodnych warunkach i w bardzo selektywny sposób" - tłumaczył chemik.

Naukowcy od lat poszukiwali wygodnych katalizatorów, które posłużyć mogłyby w reakcji z olefinami. "Olefiny są w przyrodzie bardzo powszechne. Występują np. we wszystkich olejach nienasyconych" - zaznaczył prof. Grela. Wyjaśnił, że olefiny to nienasycone węglowodory, a więc związki organiczne, w których występuje podwójne wiązanie między dwoma atomami węgla. Katalizatory Greli sprawiają, że takie właśnie wiązania w związkach „puszczają” i formalnie związek rozpada się na dwie części, które potem można dowolnie "sklejać", uzyskując nowe olefiny. W ten sposób dochodzi do "zmiany w parach" i powstawać mogą związki-hybrydy: np. w połowie składające się z jednego związku, a w połowie - z drugiego związku. Na tym, w uproszczeniu, polega metateza. "Wychodzimy z olefin tanich, łatwo dostępnych, a produkujemy olefiny droższe, które są bardziej potrzebne i cenniejsze" - objaśnił chemik.

Podczas swojego przemówienia na rozdaniu Nagród FNP prof. Grela stwierdził, że po raz pierwszy mechanizm reakcji metatezy olefin został zaprezentowany dawno – ponad 40 lat temu i od tego czasu wiele się w tym obszarze nauk zdarzyło. Dlatego, gdy prof. Grela wybierał metatezę olefin jako temat habilitacji, obawiał się, że duża część najważniejszych momentów w historii tej reakcji już minęła. „Byłem świadomy, że się spóźniłem" - powiedział naukowiec i przyznał, że mimo to postanowił spróbować swoich sił w tym obszarze badań.

„Nie spóźniłem się jednak na moment, gdy metateza wchodziła do przemysłu i na moment, kiedy udało się złamać monopol amerykański w tej technologii" - stwierdził. Dodał, że kiedy zaczynał swoje badania, katalizatory metatezy olefin można było kupić tylko od jednej firmy z USA, która dyktowała niekorzystne warunki. Dlatego też np. przemysł farmaceutyczny starał się unikać metatezy w produkcji nowych substancji. "Dzięki wysiłkom kolegów z Europy, a także moich cudownych współpracowników, w tej chwili sytuacja jest zupełnie inna i metateza znajduje swoją drogę do przemysłu. Myślę, że to jest jedno z moich ważniejszych osiągnięć" - zaznaczył profesor.

Grela dodał w rozmowie z PAP, że najtrudniejsze w jego badaniach było opracowanie odpowiednio trwałych katalizatorów, których nie trzeba będzie np. trzymać w lodówce albo w gazie obojętnym chemicznie. "Chcieliśmy opracować katalizator, który będzie można przechowywać w zwykłym magazynie i - mówiąc obrazowo - sypać łopatą do reaktora" - opisał badacz.

Było to o tyle trudne, że katalizatory te są dosyć wrażliwymi związkami metali przejściowych. "Przechowywanie takich substancji w stanie łatwym do dozowania i używania nie było takie proste" - stwierdził prof. Grela. Badaczom opracowanie takiego związku jednak się udało. Chemik poinformował, że w polskim katalizatorze wykorzystywany jest ruten (Ru). Ten metal szlachetnym jest wprawdzie dużo droższy od złota, ale wystarczy go bardzo, bardzo niewiele, by móc efektywnie przeprowadzić reakcję.

"Nasze katalizatory są już produkowane przez kilka przedsiębiorstw i są dostępne na rynku. Kupują je firmy produkujące chemiofarmaceutyki, środki ochrony roślin, lub zajmujące się tzw. fine chemicals - związkami chemicznymi do różnych zastosowań. Firmy jednak niechętnie informują, do czego dokładnie wykorzystują nasze katalizatory" - przyznał prof. Grela.

Ludwika Tomala (PAP)

lt/ agt/