2371743829

11

Nr 1-2 (205-206)-STYCZEŃ-LUTY 2011

Nagroda Nobla z chemii 2010

Nobliści w dziedzinie chemii w 2010 r.

Źródło: http://nobelprize.org/

Pallad jest powszechnie znany jako piękny, ale bardzo drogi metal stosowany w wyrobach jubilerskich. Można go również znaleźć w każdym niemal samochodzie, gdyż jest składnikiem katalizatorów wykorzystywanych do redukcji szkodliwych składników spalin powstających podczas spalania paliwa w silnikach.

W 2010 roku za sprawą decyzji Szwedzkiej Akademii Nauk świat dowiedział się o jeszcze jednej ważnej roli palladu, znanej chemikom od ponad 40 lat, której niewątpliwym uhonorowaniem stała się Nagroda Nobla z chemii dla Richarda F. Hecka z Uniwersytetu Delaware (USA), Ei-ichi Negishi z Uniwersytetu Pur-due (USA) i Akiry Suzuki z Uniwersytetu Hokkaido (Japonia), przyznana za odkrycie katalizowanych palladem reakcji tworzenia wiązania węgiel-węgiel („for palladium-catalyzed cross couplings in organie synthesis").

Reakcje odkryte przez wymienionych naukowców okazały się szczególnie istotne z punktu widzenia syntezy związków o aktywności biologicznej. W ciągu ostatnich dwóch dekadach trudno znaleźć inną metodę syntezy organicznej, która byłaby tak często przenoszona z laboratoriów akademickich do przemysłu, celem produkcji farmaceutyków i agrochemikaliów bądź innych bardzo wartościowych chemikaliów (tzw. fine Chemicals).

Katalizowane palladem reakcje tworzenia wiązań węgiel-węgiel zachodzą pomiędzy mało reaktywnymi elektrofi-lami (zwykle halogenkami arylowymi) a różnymi „węglowymi" nukleofilami. Pierwsze reakcje tego typu zostały odkryte na przełomie lat 60. i 70. XX w., a znaczący w tym udział miały prace prowadzone przez Hecka. Opracowana przez niego reakcja halogenków arylowych z olefinami okazała się być milowym krokiem w rozwoju katalizy organometalicznej i jej zastosowaniu w syntezie organicznej. Stanowiła także punkt wyjścia dla wielu dalszych odkryć i zastosowań, m.in. odkrycia przez Negishi (1977 r.) reakcji arylocynku z halogenkami arylowymi, a następnie przez Suzuki (1981 r.) reakcji kwasów arylo-boranowych i ich estrów z halogenkami arylowymi.

Reakcja Hecka jest obecnie jedną z najczęściej wykorzystywanych reakcji tworzenia pojedynczych wiązań węgiel--węgiel, często stosowaną wsyntezie farmaceutyków i agrochemikaliów. Przykładem może być wielkoprzemysłowa synteza takich znanych leków, jak Na-proxen (lek przeciwbólowy, przeciwgorączkowy i przeciwzapalny) czy Monte-lukast (lekna astmę) oraz pestycydu Pro-sulforan, produkowanego przez firmę Ciba-Geigy. Znane są też zastosowania reakcji Hecka w syntezie substancji używanych w przemyśle elektronicznym.

Reakcja Negishi umożliwia tworzenie zarówno wiązań pojedynczych, jak i podwójnych, dzięki czemu często stosuje się ją w syntezie produktów naturalnych. Przykład może stanowić trzystopniowa synteza |i-karotenu, wykorzystująca dwukrotnie reakcję Negishi. Znamienne jest także zastosowanie tej reakcji w skali gramowej do enan-cjoselektywnej syntezy discodermoli-de, potencjalnego inhibitora wzrostu komórek rakowych, naturalnego poli-ketonu wyizolowanego z Dis-codermia Dissolute, gąbek żyjących w Morzu Karaibskim.

Reakcja Suzuki jest obecnie wykorzystywana przykładowo w syntezie Vancomyciny, gliko-peptydowego antybiotyku podawanego, gdy inne zawodzą. Biarylowe pochodne otrzymywane w reakcjach Suzuki produkowane są przez firmę Merck na potrzeby zastosowań LCD. Organiczne diody emitujące światło (organie light emitting diodes, OLED's), zawierające cząsteczki związków organicznych emitujących światło, są u-żywane w przemyśle elektronicznym do produkcji ekstremalnie cienkich monitorów (grubości kilku milimetrów). Naukowcy wykorzystują katalizowane palladem reakcje tworzenia wiązań węgiel-węgiel w celu optymalizacji światła niebieskiego w panelach OLED.

Chociaż od pierwszych odkryć dokonanych przez Richarda Hecka w jego laboratorium w Delaware minęło już ponad 40 lat, a badania laureatów Nagrody Nobla z chemii z roku 2010 mają już ogromne znaczenie dla ludzkości, to z zakresu prac prowadzonych obecnie w laboratoriach na całym świecie można wnioskować, że w przyszłości znaczenie przedstawionych odkryć może być jeszcze bardziej znamienne.

Wiktor Bukowski