Illustration der Nobelpreisträger Chemie 2022 (Foto: Pressestelle, Ill. Niklas Elmehed © Nobel Prize Outreach)

Nobelpreis für Click-Chemie

Moleküle zusammenbauen wie Legosteine

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Annemarie Neumann
Elisabeth Theodoropoulos

Die Herstellung von Medikamenten, Kunststoffen oder andere komplexen Moleküle war bislang meist aufwendig und teuer. Die Click-Chemie hat viele dieser Prozesse radikal vereinfacht - mit einem einfachen Trick. Die drei Molekülforscher:innen Carolyn Bertozzi, Morten Meldal und Barry Sharpless erhalten für ihren Beitrag zu dieser Methode den diesjährigen Nobelpreis in Chemie.

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Chemische Abläufe vereinfachen

In der Medikamentenherstellung oder bei vielen anderen chemischen Materialien werden heutzutage oft komplexe Verbindungen benötigt. Die Click-Chemie schafft dabei einfache und schnelle Abhilfe, indem in den Herstellungsprozessen Moleküle zielgerichtet aus kleinen Einheiten zusammengebaut werden, etwa wie Legosteine.

Der Vorsitzende des Nobelkomitees für Chemie Johan Åqvist sieht genau darin die Begründung für die Auswahl: „Beim diesjährigen Chemiepreis geht es darum, die Dinge nicht zu kompliziert zu machen, sondern mit dem zu arbeiten, was leicht und einfach ist".

Verkündung der drei Nobelpreisgewinner 2022 in der Chemie (Foto: Pressestelle, Nobel Prize Outreach)
Bei der Verkündung des Chemie-Nobelpreises geht das Komitee auch auf die Einfachheit durch die Click-Chemie ein. Pressestelle Nobel Prize Outreach

Entwicklung der Click-Chemie

Bereits 2001 hat Berry Sharpless das Konzept der Click-Chemie mitbegründet. Es ermöglicht, dass zwei molekulare Bausteine schnell und effizient zusammen gebaut werden können, ohne dass dabei unerwünschte Nebenprodukte entstehen.

Kurz darauf entwickelten Barry Sharpless und Morten Meldal - unabhängig voneinander - das "Kronjuwel der Click-Chemie": indem sie Kupfer zu der Reaktion hinzufügten, konnten die Reaktionsbedingungen stark vereinfacht werden.

Chemie-Nobelpreisgewinner Morten Meldal und K. Barry Sharpless mit Click-Chemie (Foto: Pressestelle, Nobel Prize Outreach)
Die Entwicklung des „Kronjuwels“ der Click-Chemie, die Meldal und Sharpless gleichermaßen und unabhängig machten, zeigt die vereinfachte Reaktion durch Zugabe eines Kupfer-Ions. Pressestelle Nobel Prize Outreach

Click-Chemie in lebenden Zellen

Die Nobelpreisgewinnerin Carolyn Bertozzi hat durch ihre Forschung die Click-Chemie auf eine neue Ebene gehoben. Ihr gelang es diesen Mechanismus auch für lebende Zellen nutzbar zu machen. Da Kupfer in gewissen Mengen für die Zellen giftig ist, hat Bertozzi eine metallfreie Click-Reaktion entwickelt. Die Reaktion kann ablaufen, ohne die normalen Prozesse der Zelle zu stören.

Bedeutende Anwendungen in Chemie und Medizin

Dieser Click-Mechanismus wird heute schon in vielen Bereichen der Chemie angewendet. Zum Beispiel kann in der pharmazeutischen Anwendung die Zielgenauigkeit von Medikamenten verbessert werden: Medikamente können im Körper an genau die Stelle transportiert werden, an der sie wirken sollen. Für Krebsmedikamente, die mit diesem Mechanismus funktionieren, laufen bereits klinische Studien.

Auch bei der Suche nach neuen Antibiotika hilft die Click-Chemie. Potenziell neue Wirkstoffe werden mit einem leuchtenden Molekül markiert und können so in der Zelle verfolgt werden, sodass die Stoffe dann gezielt weiterentwickelt werden können. Das kann auch für die Beobachtung von Krankheitsverläufen verwendet werden.

Chemie-Nobelpreisgewinnerin Carolyn R. Bertozzi (Foto: Pressestelle, Nobel Prize Outreach)
Carolyn R- Bertozzi wurde für ihre Anwendung in lebenden Zellen ausgezeichnet. Durch leuchtende Marker können damit Abläufe in der Zelle beobachtet werden. Pressestelle Nobel Prize Outreach

Die Preisträger:innen

Carolyn R. Bertozzi wurde am 16. Mai 1966 in den USA geboren und schloss 1993 ihre Promotion ab. Seit 2008 ist sie Mitglied in der Leopoldina in der Sektion Chemie und seit 2015 Professorin an der Stanford University. Sie gilt als Pionierin in ihrem Fachbereich und ist in diesem Jahr bisher die einzige weibliche Preisträgerin.

Der dänische Chemiker Morten Meldal, geboren am 16. Januar 1954, studierte Chemieingenieurwesen an der Technischen Universität Dänemark und promovierte auch dort. Er hatte verschiedene Professuren und Positionen in der dänischen Wissenschaftslandschaft inne, im Moment ist er Direktor des Nano Science Centers an der Universität Kopenhagen.

Auch K. Barry Sharpless stammt aus den USA und wurde dort in Philadelphia am 28. April 1941 geboren. Seine wissenschaftliche Karriere begann am Dartmouth College in New Hampshire. Weitere Stationen waren die Stanford Universität und die Harvard Universität. Er forscht am Scripps Research Institute in La Jolla in Kalifornien und ist unter anderem seit 1995 Ehrendoktor der Chemie der Technischen Universität München.

Barry Sharpless ist nun zweifacher Nobelpreisträger. 2001 bekam er bereits den Nobelpreis für Chemie für seine Forschung über stereoselektive Oxidationsreaktionen. Damit reiht er sich neben drei weiteren Wissenschaftlern und der Wissenschaftlerin Marie Curie in die Reihe der Doppelnobelpreisträger ein.

Chemie Nobelpreis für Chemie an drei Molekülforscher

Der Chemie-Nobelpreis geht in diesem Jahr an Carolyn Bertozzi (USA), Morten Meldal (Dänemark) und Barry Sharpless (USA). Sie haben Methoden entwickelt zum zielgerichteten Aufbau von Biomolekülen. Was steckt hinter der sogenannten Click-Chemie?
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