Нобелівська премія з хімії за з'єднання вуглецю

Відкривач способів сполучення для синтезу органічних молекул

Паладій - найважливіший каталізатор © Nobel Foundation
читати вголос

Нобелівську премію з хімії присудили американець Річард Ф. Хек та двоє японців, Ей-Ічі Негіші та Акіра Судзукі за їх розробку та подальший розвиток фундаментального методу синтезу органічної хімії, так званої реакції перехресного сполучення, каталізованої паладієм. Це дає можливість отримувати навіть складні вуглеводневі сполуки шляхом прямого з'єднання, як і раніше, але лише шляхом численних етапів реакції.

Будь то хіміотерапія раку, органічні світлодіоди або новий пестицид - без розробки цьогорічного Нобелівського лауреата з хімії вони були б безцінними або неіснуючими. Лише перехресне зчеплення з каталізатором паладію забезпечило хімічну промисловість інструментом, який можна синтезувати з відносно невеликими зусиллями та високоточними сполуками органічного вуглецю.

Тривалий час синтез вуглецевих сполук був утомливим завданням: оскільки атоми вуглецю не з’єднуються один з одним без навчання, їх доводилося комплексно готувати за допомогою реакційноздатних речовин і незліченних проміжних етапів. Цей процес не тільки зайняв тривалий час, але, врешті-решт, вихід був часто надзвичайно низьким, оскільки більшість вихідних матеріалів реагувала на небажані побічні продукти. Лише у 50-х роках це почало змінюватися.

Паладій як каталізатор

Спочатку хіміки німецької компанії Wacker Chemie придумали, що паладій із перехідного металу є придатним як каталізатор реакції етилену до ацетальдегіду, важливого джерела для виробництва розчинників, пластифікаторів та оцтової кислоти. Річард Хек, який в той час працював у компанії Delaware's Powder Company Hercules, взявся за цю ідею і експериментував з паладієм як каталізатором.

У 1968 році йому вперше вдалося за допомогою паладію зв'язати кільцеву молекулу вуглецю, бромобензол, з іншою вуглецевою сполукою, алкеном олефіном. Отриманий стирол є сировиною для пластикового полістиролу. З цієї реакції він розвинувся через чотири роки, названий на його честь реакцією Гека, основою для численних використовуваних сьогодні в органічній хімії. дисплей

Летуча зміна облігації

Основний принцип полягає в тому, що паладій поєднується з кільцевою молекулою вуглецю, в якій приєднаний атом галогену. Паладій проштовхується між квазі галогеном і залишковою молекулою. Коротколанцюгова молекула вуглеводню олефін тепер також приєднується до паладію. Зовнішні електрони паладію в кожному випадку найближчі атоми вуглецю зміщуються, що сприяє прямому зв’язку двох вуглеводнів один з одним. Атом паладію та галогену відокремлюється і, нарешті, залишається потрібна молекула комбінації.

Цинк і бор замість олефіну

У 1977 р. Японський хімік Ей-Ічі Негісі розробив ще одну реакцію синтезу, каталізується паладієм, сполучення Негіші на основі реакції Гека. У ньому він використовував цинк-вуглецеву сполуку замість олефіну. Ще через два роки його співвітчизник Акіра Судзукі знову вдосконалив опосередковані паладієм перехресні реакції, використовуючи ароматичні сполуки бору.

Ця сполука Suzuki не тільки зробила реакцію менш токсичною, але також виявилася особливо придатною для синтезу природних продуктів. Таким чином, у виробництві важливого антибіотика ванкоміцину, заснованого на цьому принципі, але також у сільському господарстві застосовували грибковий антибіотик боскалід.

Комітет Нобелівської премії Швеції розглядає ці реакційні принципи, розроблені цими трьома дослідниками, як один із найсучасніших інструментів сучасної хімії. Цей хімічний інструмент значно покращив здатність хіміків робити складні сполуки і, наприклад, робити молекули на основі вуглецю настільки ж складними, як вони є в природі, повідомляє комітет.

(Нобелівський фонд, 06.10.2010 - НКО)