Спондж Discodermia разпуснат
Органична химия е роден в средата на ХIХ век. Един от първите реакции е да се получи Adolf Колбе оцетна киселина от етан. Днес, химици могат да синтезират дори такива чудовища като palytoxin
Благодарение на работата на текущите победителите в Дискодермолидът е синтезиран в лаборатория - и скоро може да бъде един инструмент в борбата срещу рака, ще бъде по-
Richard F. Heck експериментира използване на паладий като катализатор на биологични реакции на синтез и управлява първи път, включително стирен получават чрез това превръщане
Съвременната цивилизация, нейната индустрия и технология изисква все повече и по-сложни химични съединения с все по-редки качества. Пациентите се нуждаят от лекарства, лечебни тежки заболявания. Електронна промишленост - материали, които отделят светлина. Селско стопанство - ново поколение инсектициди.
Химиците не трябва да пропускате: всички искания трябва да се отговори, търсят начини да синтезират най-сложните молекули. В тази област, работи цяла армия от специалисти, особено в областта на синтетичната органична химия, както и цялата армия с благодарност се отнася до сегашните нобелови лауреати, чиито констатации са направили своята работа по-лесно и по-ефективно.
Всичко започна съвсем неочаквано. В края на 1980 г., водолази в Карибско море, на дълбочина от 33 m, събира интересно тяло гъба Discodermia разпуснат. Тези малки и странни същества са лишени от очите и устата, стомаха и костите. Те не са в състояние да се движат изглежда да е примитивен, но всички тези недостатъци, те повече от компенсира умения в областта на синтетичната химия. Спондж характеризира с тяхната способност да произвеждат големи и сложни молекули, които не използват всякакви други живи същества. Тези връзки ще ви помогне да ги защитава срещу враговете, тъй като ефективните репеленти и отрови. Те също са привлечени учени, които, като от гъба като вещество въз основа на тях създават нови антибиотици, антивирусни и противовъзпалителни съединения.
В този случай, първото вещество, което може да се изолира от Discodermia разпуснат. Станах дискодермолид. които сега се счита за много обещаващо средство химиотерапия: наред с други неща, връзка по време на лабораторни тестове показват способност да блокират растежа на туморни клетъчни култури.
Учените правят изследвания Дискодермолидът по-тясно и показа точно това, което обяснява тези свои цитостатици свойства. Оказа се, че той действа по този начин, както вече е известно, паклитаксел. който под името таксол се използва широко в онкологията - т.е., нарушаване на цитоскелета и инхибиране на процеса на клетъчно делене. Историята можеше да завърши: дискодермолид ще мине многоетапен процес на клинични изпитвания и при някои закачливите заглавие ще бъдат записани в аптеката. Но по начина, по който аз имам проблем.
Дискодермолид оказа изключително трудно за съединение структура органичната и се екстрахира в промишлен мащаб от лошо гъба - нереалистично цел. Трябва да намери начин да го синтезира изкуствено. За щастие, този метод е установено, много бързо - благодарение на работата на химици Richard Heck (Richard Heck), Eiichi Negishi (Eiichi Negishi) и Akira Suzuki (Akira Suzuki), който изследва възможността за използване на паладиев катализатор реакции на кръстосано свързване.
Това доста широк клас органични реакции, която се състои от съединение с въглеводород радикал чрез "посредничество" метал. Това може да бъде комбинация от два различни въглеводороди, за да се образува нов или два идентични молекули за образуване на димер. Варианти на кръстосано свързване са наскоро направени и предложените лауреати Heck реакция. Negishi реакция и реакция на Suzuki. За производството на изкуствен дискодермолид център стана Negishi реакция, която след известно оптимизация може да донесе на ум - и да започнат клинични изпитания на бъдещата противораково лекарство.
Ясно е, че историята на дискодермолид - само пример за това, което последствията бяха химици научни изследвания, свързани с използването на паладий катализатори в органичния синтез. За тази област от значение за науката и човечеството може да се говори най-малко от факта, че за своята работа по органичен синтез на Нобелова награда се връчва за шести път.
Крос-куплиране с паладиеви катализатори се оказа особено ефективен синтез инструмент включително защото тези реакции се провеждат при сравнително меки условия, без да изисква високи температури и други влияния. Ако без тях, за да се свържат два въглеводородни вериги се изисква, например, лечение на високо активни агенти, действащи безразборно и да доведе до образуване на маса от странични продукти, реакцията е високо селективен и почти бижута.
Palladium атома действат като "среща място" на отделните въглеводородни вериги, които са един от друг достатъчно близо до реакцията на синтеза е между тях. След това паладий е освободен - и отново може да участва в нова реакция.
На такива способности паладий говори през 1950 г., след немската химическа компания Wacker Chemie AG успешно започва да се използва в производството, като катализатор на ацеталдехид от синтез етилен (ацеталдехид се използва за получаване на бои, пластмаси, както и разнообразие от органични съединения, включително оцетна киселина). През тези години, Ричард Е. По дяволите е работил в областта на химическата промишленост, но от другата страна на океана, в Съединените щати. Неговата компания, както и много други, е жизнено заинтересовани от това как процесът работи немски съперници, а ако няма начин да още по-ефективна.
За да се разбере значението на работа Защо пък да направи преглед на основите на химията. Atom на всеки елемент е много малка по отношение на положително заредена сърцевина, която е заобиколена от отрицателно заредени електрони. Електроните предприемат съответните енергийни състояния, условно наречени атомни орбитали. Тъй като теглото и размера на атом увеличава броя на електроните в него, които напълно пълнене един орбитален. преминаване към следващата по-висока енергия.
От гледна точка на химията на най-голям интерес е само най-новата орбитална, тъй като се установи, че елементът е в някаква реакция. Тези външни орбиталните електрони, пълни само малко до края, той се стреми да завърши пълнене и електрони, изтеглени от съседите, което показва, окислителни свойства на неметали. Обратно, ако външната орбитала само започна да се пълни и по-лесно да се получи 1-2 електрони, отколкото да се получат нови, проявява атом редуциращи свойства и участва в реакцията като активен метал.
Реакциите на органични вещества се определя до голяма степен от свойствата на основните компоненти - въглерод, кислород и азот. Тяхната външна обвивка е "ангажиран" до пълното запълване на до 8 електрони.
Сама по себе си, въглеродът, има само 4 електрони във външните орбитите и се ангажира до образуване на ковалентни връзки, които биха могли да се получи или да ги или се допълнително 4. Например, в най-простия органично съединение метан. един въглероден атом е свързан с 4 водородни атома, "разделяне" електрони с тях и напълно пълнене външната орбитален. "Напълно удовлетворени" атом.
Когато химик използва същата метан в синтезата на други съединения, трябва да се намери начин да се надхитри този "напълно удовлетворени" атом това прехвърляне чрез енергийна бариера, така че той е "търси начин" на # 8209; другият да се справят с външната орбитален. За преодоляване на бариерата може да се използва различни начини - например ултравиолетова влияние, топлина или електрически разряди дори (или всички от тях едновременно). Но това челен подход се прилага в лабораторията, но не в една индустрия, където той изисква огромни инвестиции.
Поради това, през 1912 г. Нобеловият комитет удостоен достойнствата на френския химик Виктор Гриняр. който за първи път намери елегантен начин да "трик" въглерода и да го накара да реагира - да се използва метален катализатор, магнезий. Като външните орбитите само 2 електрони, магнезиев лесно дава им въглерод и служи много привлекателен партньор за реакцията.
Ако вземем примера на метан, вместо обмен атоми с водород, въглерод може да забави магнезиев двойка електрони, като цяло, почти напълно като ги към себе си. Но това е наистина хитър трик: въглероден атом се превръща в йон, защото има дисбаланс между положително заредени ядра, а обвивката на електрон, който се възползва от две точки. Този дисбаланс прави атом "агресивен", той се казва, химици атаки други въглеродни атома и образува ковалентна връзка с тях.
Grignard реакция е станала важен инструмент за органичната химия и химическата промишленост. С него учените и инженерите са успели да синтезират тегло органични съединения. Въпреки това, когато става дума за особено големи и комплексни съединения, използването на реагент на Grignard, образуван от магнезий и органична материя, се сблъсква с редица трудности. Когато предната част на описания по-горе "измамени и агресивен" въглерода поражда редица възможности, които други въглероди атака, той дълги обсъжда и приема като някой се приближи достатъчно. Това води до голям брой различни съединения и абсурдно и желания Добивът е твърде ниска.
Този проблем и реши да използва по-ефективен катализатор - паладий, който полага основите на Ричард Хек. През 1977 г., въз основа на работа дяволите, Eiichi Negishi създаде вид на вариант на Гринярдов реактив, който се използва вместо магнезий и цинк. Това само по себе си не прави по-активен въглен, но той идва във втората партия на реакция, други органични радикали, свързани с йод и паладий. Взаимодействие тези групи, те са ориентирани така, че една двойка въглерод "открит" от паладий достатъчно близо до незабавно преминава между тях реакция (вж. Графичен вляво).
Няколко години по-късно, Akira Suzuki заменя цинка от мек и по-малко токсични бор. Това позволява много по-широк и по-лесна за използване технология в индустрията. Днес чрез реакция на Suzuki т синтезирани различни съединения като фунгициди за селското стопанство. Прилагането на тези методи дори успяха да синтезират този динозаври органичната химия, токсична молекула palytoxin. съдържащ 129 въглеродни атома, водород 223, три от азот и кислород 54.