Giải Nobel hóa học năm 2010 được trao cho ba nhà tiên phong trong lĩnh vực tổng hợp hóa học hữu cơ, những phản ứng của họ rất quan trọng và được phổ biến rộng rãi.
Richard Heck, Ei-ichi Negishi và Akira Suzuki, những nhà Nobel hóa học 2010
sinh năm 1931, giáo sư Đại Học Delaware ở Newark, Mỹ;
Ei-ichi Negighi sinh năm 1935 làm việc tại Đại Học Purdue, Mỹ và
Akira Suzuki sinh năm 1935, giảng dạy tại trường Đại Học Hokkaido, Nhật Bản, đã độc lập phát triển những phản ứng tổng hợp xúc tác palladium để tạo ra nối carbon-carbon mới với độ chính xác cao trong điều kiện phản ứng nhẹ. Những phản ứng của Heck, Neighishi và Suzuki hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm tổng hợp hữu cơ trên khắp thế giới, cũng như ứng dụng rộng rãi trong các quy trình công nghiệp để tổng hợp những loại thuốc chữa bệnh và vật liệu mới. Ngoài phản ứng Grignard (1912), phản ứng Diels - Alder (1950), phản ứng Wittig (1979), phản ứng trao đổi Olefin (2005), đây là phản ứng thứ năm đóng vai trò quan trọng trong việc tổng hợp hóa học hữu cơ đã được giải Nobel.
Paladium, sự gặp nhau của các nguyên tử carbon.
Phản ứng tổng hợp xúc tác Paladium là phản ứng duy nhất có thể làm việc này dưới điều kiện bình thường với độ chính xác cao. Trước đây, các nhà hóa học phải tác kích vào giữa hai carbon của tác chất bằng những chất hoạt động. Mặc dù những chất hoạt động này làm việc tốt, nhưng carbon thường phản ứng với những nguyên tử khác dẫn đến sự tạo thành những sản phẩm không mong muốn. Khi nhà hóa khọc muốn tạo ra phân tử lớn, chẳng hạn discodermolide, họ phải xây dựng một quy trình. Nếu quá trình tạo ra quá nhiều sản phẩm trung gian, cuối cùng ta chẳng thu được gì cả.
Trong phản ứng tổng hợp xúc tác Palladium, các nhà khoa học sử dụng nguyên tử Palladium như điểm gặp nhau của các nguyên tử carbon. Họ đính vào nguyên tử palladium và vì trí đủ gần để cho phản ứng xảy ra. Chức năng của Palladium như một tâm xúc tác. Nó tham gia vào phản ứng, làm cho phản ứng dễ dàng hơn nhưng chính nó lại không tiêu hủy được.
Quá trình phát triển
Trước khi phản ứng tổng hợp xúc tác Palladium được biết đến, phương pháp Grignard về quá trình gắn kết nguyên tử carbon là cực kỳ quan trọng trong hóa học. Nhưng khi phải điều chế những phân tử lớn và phức tạp, phương pháp này có những khiếm khuyết. Những nguyên tử carbon trong phương pháp Grinard phản ứng không thể dự đoán được. Khi những tác chất với nhiều loại carbon phản ứng với nhau, rất nhiều sản phẩm phụ được sinh ra.
Phản ứng tổng hợp xúc tác Palladium giải quyết được vấn đề này và cung cấp một quy trình chính xác.
Khi những nguyên tử carbon gặp nguyên tử palladium, các nhà hóa học không cần phải kích hoạt những nguyên tử carbon. Điều này tạo ra ít sản phẩm phụ và tạo ra nhiều phản ứng hiệu quả hơn.
Ba nhà hóa học trên đã nghiên cứu về lĩnh vực này hàng thập kỷ, nếu có bất ngờ về giải thưởng của họ, thì có lẽ là tại sao nó không đến sớm hơn.Heck đăng hàng loạt bài báo trong những năm 1968 để báo cáo về phản ứng cộng hợp methyl và phenylpalladiumlalides vào các olefin ở nhiệt độ phòng. Một bước tiến xa chưa hề có về sự alkyl hóa một olefin. Vào năm 1976, Negighi đã phát minh ra phương pháp tổng hợp xúc tác palladium từ hợp chất cơ kim với những chất halogen hữu cơ. Phát minh đó cho ra hàng loạt các phản ứng xúc tác với sự chọn lọc cao ở điều bình thường cũng như có sự hiện diện của nhiều nhóm chức khác nhau...Suzuki tập trung vào những hợp chất boro, được trình làng vào năm 1979 về kết hợp vinyl và halogen aryls với sự có mặt của xúc tác palladium.
Các phương pháp phản ứng trên được cải tiến tiếp theo sau đó và được xác định là công cụ cần thiết cho các nhà hóa học để tổng hợp một lượng lớn hợp chất thiên nhiên mà nếu sử dụng những phương pháp khác thì rất khó làm hay có thể nói là không thể.
Một trong những ví dụ điển hình mà phản ứng này đem lại là sự tạo ra Palytoxin trong ống nghiệm. Palytoxin là một chất độc tực nhiên được chiết xuất từ san hô ở Hawaii vào năm 1971. Palytoxin bao gồm 129 nguyên tử carbon, 223 nguyên tử halogen, 3 nguyên tử Nito và 54 nguyên tử oxy. Vào năm 1994, các nhà khoa học đã tổng hợp được phân tử này bằng cách sử dụng phản ứng của Suzuki.
Ngày nay…
Sự khám phá của ba nhà hóa học trên đã gây tác động mạnh mẽ trong việc nghiên cứu để phát triển các loại thuốc cũng như vật liệu mới, chúng được sử dụng rộng rãi trong các quy trình hóa học công nghiệp về sự tổng hợp dược và những hoạt chất sinh học khác.
“Tôi thật sự hạnh phúc – điều này rất có ý nghĩa với tối”, Neighi phát biểu sau khi nhận giải. Dù thừa nhận rằng mình có thể đoạt giải Nobel, nhưng điều này đối với ông là một tham vọng lâu dài. “Đã có một vài lời xì xào về việc này và tôi cũng bắt đầu nghĩ về nó”, Negishi cười to. “Tôi đã mơ về giải này hơn nữa thế kỷ, từ khi đến Mỹ và làm việc chung với vài người cũng được giải Nobel, và tôi nhận ra rằng nó không phải là giấc mơ, nó thật tế và có thể xảy ra với mọi người, kể cả bản thân tôi”.
“Tôi đã thành công được một nửa, nhưng tôi muốn tiếp tục công việc của mình ít nhất trong vài năm nữa” Negishi chưa muốn dừng lại.
Nói về thành quả của họ, Gui Lioyd-Jones, một nhà tổng hợp hữu cơ tại Đại Học Bristol, Anh quốc, cũng cho rằng ba nhân vật trên hoàn toàn xứng đáng với giải Nobel của họ. “Thật là khó để chỉ ra bất kỳ trào lưu hóa học nào hiện giờ có liên quan đến tổng hợp hữu cơ mà không sử dụng những phản ứng của họ. Những phản ứng trên đã đưa cho chúng ta khả năng để tạo các nối carbon-carbon một cách chọn lọc. Huân chương Nobel hoàn toàn xứng đáng và chỉ có một vài người thắc mắc là tại sao phải một thời gian lâu như vậy mới trao giải cho họ?”
Bộ ba chia nhau giải Nobel hóa học năm 2010
Linear Mode
