Четвертый лауреат
Нобелевская премия по химии 2022 года вручена химикам, которые придумали и развили новую концепцию создания сложных органических соединений. Как сообщил в среду Нобелевский комитет, премию разделили между собой Каролин Рут Бертоцци (Стэнфордский университет, США), Мортен Мельдаль (Университет Копенгагена, Дания) и Барри Шарплесс (Исследовательский центр Скриппса, MIT, США).
Основная масса соединений органических строится всего из нескольких атомов: углерод, водород, кислород, азот, намного реже — фосфор, сера, галогены (хлор, бром, фтор, йод), бор и некоторые металлы. В огромной молекуле хлорофилла, например, 55 атомов углерода, 72 — водорода, 4 — азота, 5 — кислорода и всего один магний. В гемоглобине разница еще более ощутима: С — 2954, Н — 4516, N — 780, O — 806, S — 12, Fe — 4. А если посмотреть на его структуру, то сразу становится понятно, что синтезировать такое соединение по меньшей мере очень сложно.
Когда химики смешивают между собой реагенты, то речь идет о невероятном количестве молекул. Только представьте себе, что в каждом грамме обычного спирта десять в двадцать первой степени молекул. А если его литр? Кубометр? Цистерна? Правильно напрямую присоединить его к другой органической молекуле получается далеко не всегда, даже если она довольно простая. А чем сложнее молекулы, тем больше у них связей, к которым можно присоединиться. Или вступить в какую-нибудь другую реакцию. Например, замещения. И часто это совсем не та реакция, которую хотели бы добиться от реагентов ученые. Поэтому стопроцентный выход у реакции получается разве что при сжигании, и то возможны варианты. Нужны обходные варианты, многостадийный синтез.
Десять-двадцать стадий для получения нужной молекулы далеко не самый сложный путь для органического синтеза. На каждой почти всегда получается много ненужных и сложно отделяемых изомеров. А без полной очистки двигаться дальше по цепочке невозможно. Порой выход конечного веществ достигает десятых долей процента от исходных реагентов, что делает теоретически возможный синтез совершенно нерентабельным. Синтез биологически активных молекул сложного строения сравнивают с искусством.
Reuters
28 мая 2001 года в одном из ведущих химических журналов Angewandte Chemie вышла статья Барри Шарплесса с концепцией клик-химии. Фактически он предложил создавать в молекулах-полуфабрикатах кислородные или азотные мостики, которые должны легко раскрываться и тут же замыкаться (защелкиваться, словно замок на ремне) на нужной молекуле. Другие критерии такой реакции: она должна проходить быстро, давать высокие выходы, генерировать только безвредные легкоотделяемые побочные продукты, быть нечувствительной к воде и кислороду,