Химики органики: «Химия – творческий процесс», – Елизавета Кокарева, выпускница магистратуры Института биохимической технологии и нанотехнологии РУДН

«Химия – творческий процесс», – Елизавета Кокарева, выпускница магистратуры Института биохимической технологии и нанотехнологии РУДН

Елизавета Кокарева, обладательница именной плакетки «Лучший выпускник 2019 года», о том, что химики – обычные люди, у которых есть хобби, профессиональные шутки и творческая сторона.

Чем занимаются современные химики?

Всех химиков сложно объединить… Есть химики-аналитики, химики-синтетики, химики-органики, химики-приборщики. Аналитики и приборщики занимаются контролем качества, проверками, анализами. Синтетики-органики работают в лабораториях, придумывают что-то новое. Технологи – на заводах занимаются чем-то вроде реакторов. Их нельзя обобщать, у разных подразделений разные обязанности.

А ты чем занимаешься?

Я – химик-синтетик, то есть тот, который занимается синтезами. Работаю в институте органической химии, занимаюсь взрывчатыми веществами. Я там проводила исследования с того момента, как училась на бакалавриате. В лаборатории всё рассчитано на поиск новых веществ, которые обладают активностью. 

Химики – нелюдимы?

Химики, опять же, бывают разные. Можно встретить и асоциальных, и очень общительных. Раз на раз не приходится.

Есть ли у химиков творческая сторона? Кажется, что творчество и химия – полярные понятия…

В моём случае, химика-синтетика, творческая сторона во всём. Например, научный руководитель сказал: «Тебе надо получить вот это». Кажется, ищешь информацию в литературе, проводишь опыт и всё получается. Но это не так. Никогда не получатся с первого раза. Ты сидишь и несколько месяцев пытаешься добиться цели, подбирая разные условия, катализаторы, реагенты… В какой-то степени, это тоже творческий процесс.

Какие у тебя хобби?

Мне нравится всё, что связано с мелкой моторикой, например, я люблю вязать и рисовать. Но мне нравится и активный отдых, например, поездки в лес с палатками, сплавы по реке.

Чем химики отличаются от остальных людей? Есть ли какая-то профессиональная странность или характеристика?

Химики – обычные люди. Мы химики только тогда, когда приходим в лабораторию. Как выходим – всё, обычные люди. У нас, конечно, есть специфические шутки

Можешь рассказать?

Ну, например, «Я выпала в осадок от такой новости».

 Что тебе больше всего нравится в твоей профессии?

Мне нравится, что приходится очень интенсивно думать головой – что-то просчитывать, высчитывать. Мы сидим в комнате, всё вокруг нас – химические элементы. А химики могут сами их соединять между собой. Создавать новые соединения, изменять их. Это очень интересно.

Беседовала Софья Крылова

На Таймыре начался полевой этап Большой норильской экспедиции

Команда ученых из Норильска, Новосибирска, Красноярска, Томска, Якутска и Барнаула прибыла на Таймыр и начала работу в Арктике.

Большая норильская экспедиция организована по приглашению «Норникеля». Группе ученых из 14 институтов Сибирского отделения Российской академии наук предстоит всесторонне изучить экологическую среду полуострова Таймыр и разработать предложения и рекомендации, которые помогут реализовать наилучшие природосберегающие решения для промышленных компаний, ведущих деятельность в Арктическом регионе.

Миссия комплексной экспедиции значительно шире решения круга локальных экологических проблем. Предполагается, что ее результаты лягут в основу новой концепции и принципов хозяйствования в Арктической зоне Российской Федерации. Работа будет проводиться с учетом как опыта других стран, ведущих добычу ресурсов в полярных широтах, так и отечественных наработок.

«Экспедиция уникальна тем, что в ней принимают участие представители 14 институтов Сибирского отделения Российской академии наук. Это и почвоведы, и химики, органики и неорганики, и ботаники, и зоологи, и микробиологи. Мы планируем определить зоны риска, оценить степень воздействия на окружающую среду и затем уже определиться с дальнейшими шагами», — говорит руководитель экспедиции — специалист по комплексному изучению техногенных систем и месторождений Николай Юркевич.

В состав экспедиции входят 17 человек, которые делятся на пять специализированных отрядов: наземные экосистемы, гидробиология, био- и зооразнообразие, донные осадки и многолетнемерзлые грунты.

В первый день работы экспедиции, 29 июля, стартовали два отряда. «Геофизический отряд в составе четырех человек будет работать в районе ТЭЦ-3, дальние поездки у него не планируются. В состав второго отряда, который будет исследовать наземные экосистемы, входят 12 человек из семи институтов. Они будут работать несколько дней на р. Далдыкан и Амбарная, а затем отправятся в дальние зоны (в том числе к Карскому морю и в район Кресты)», — рассказал Николай Юркевич.

До конца августа специалисты соберут образцы почв, растений и донных осадков в окрестностях Норильска, а также возьмут пробы воды из бассейнов рек полуострова Таймыр и озера Пясино. Первые итоги комплексного анализа ожидаются в ноябре-декабре 2020 г.

За два дня полевых работ отряд «Наземные экосистемы» прошел порядка 8–10 км по берегам ручья Безымянный и р. Далдыкан, где ученые выбрали и обследовали восемь контрольных точек.

ГруппаПубличное акционерное общество «Горно-металлургическая компания «Норильский никель» и его дочерние компанииПерейти к словарю геофизиков же разделилась. Часть команды продолжила создание трехмерной карты грунта в самом начале ручья Безымянный в непосредственной близости от резервуаров на ТЭЦ-3, где произошел разлив. Остальные члены группы оправились к самим резервуарам для проведения измерений их целостности при помощи резонансной технологии выделения стоячих волн.

Российские химики нашли высокоэффективные соединения, поражающие вирус Хантаан

НОВОСИБИРСК, 15 июля. /ТАСС/. Ученые новосибирского Института органической химии (НИОХ) СО РАН и Российского университета дружбы народов (РУДН) синтезировали соединения, которые способны бороться с вирусом Хантаан, вызывающим геморрагическую лихорадку и почечный синдром, во много раз эффективнее аналогов. Об этом ТАСС сообщила ведущий научный сотрудник лаборатории биологически активных веществ НИОХ СО РАН Ольга Яровая.

“Химики-синтетики из нашего института совместно с химиками-органиками из РУДН под руководством доцента Федора Зубкова разработали эффективный метод синтеза соединений, сочетающих в своей структуре фрагмент природного соединения и фрагмент сложного полициклического изоиндола. Те вещества, которые мы синтезировали, наши коллеги-вирусологи протестировали в отношении вируса Хантаан. Нам удалось обнаружить соединения, активные на этот вирус во много раз лучше, чем используемые препараты сравнения”, – сказала Яровая.

Соединения, полученные учеными, представляют собой новые молекулы, состоящие из природного и синтетического компонентов. Природный компонент добывается из камфорного дерева и является возобновляемым сырьем. Эти вещества нацелены, в первую очередь, на нуклеопротеин вируса Хантаан, который участвует в процессах репликации и транскрипции вируса. В человеческом теле подобного белка нет, в связи с чем он является привлекательной мишенью для терапевтического эффекта.

Вирус рода Hantavirus вызывает геморрагическую лихорадку с почечным синдромом (ГЛПС) – острое вирусное природно-очаговое заболевание, характеризующееся системным поражением мелких сосудов, геморрагическим диатезом, гемодинамическими расстройствами и своеобразным поражением почек с развитием острой почечной недостаточности. Это зоонозная инфекция, которую переносят мыши, и заболеть ГЛПС можно случайно при контакте с этими животными или вдыхая мелкие частички их экскрементов. В последние десятилетия мировое сообщество включило хантавирусные болезни в круг актуальных и приоритетных инфекций, грозящих сложными эпидемическими ситуациями.

 

В России с 1978 года зафиксировано более 340 тыс. клинически диагностированных случаев ГЛПС. Изучением таких вирусов и способов борьбы с ними занимается небольшое количество научных групп, такие исследования осложняются необходимостью работы с самим вирусом, что требует высокого уровня биологической безопасности.

Российские ученые отправились в Большую норильскую экспедицию на Таймыр: События: 69-я параллель: Lenta.ru

На Таймыре стартовал полевой этап Большой норильской экспедиции для исследования последствий разлива топлива. Российские специалисты до конца августа соберут образцы растений, почв и донных осадков в районе Норильска, возьмут пробы воды из бассейнов таймырских рек и озера Пясино. Об этом говорится в пресс-релизе организаторов, поступившем в «Ленту.ру».

Команда ученых, принимающих участвие в полевых работах, состоит из 17 человек. Они разделены на пять отрядов: гидробиология, наземные экосистемы, био- и зооразнообразие, донные осадки, многолетнемерзлые грунты. Всего в экспедиции задействовано несколько десятков работников 14 институтов Сибирского отделения РАН: почвоведы, химики, органики, неорганики, ботаники, зоологи, микробиологи.

Сначала исследователи определят зоны риска и оценят степень воздействия нефтепродуктов на окружающую среду, после чего определятся с дальнейшими шагами, сказал специалист по комплексному изучению техногенных систем и месторождений Николай Юркевич.

Директор Красноярского научного центра СО РАН Зоя Янченко отметила, что самым длительным и трудоемким процессом станет сбор проб почв и растений. «Помимо того, что нужно вырыть образец, нужно еще посмотреть морфологию почвы, описать каждый горизонт и взять образцы из каждого горизонта на предмет химического анализа», — уточнила она.

Экспедиция продлится пять месяцев — до ноября. Первые итоги комплексного анализа планируется получить в ноябре-декабре 2020 года. Эти результаты лягут в основу научных рекомендаций для промышленных компаний по природосберегающим решениям для деятельности в Арктической зоне.

29 мая на территории ТЭЦ-3 Норильско-Таймырской энергетической компании (НТЭК, входит в группу «Норникель») произошел массивный разлив нефтепродуктов и последующее загрязнение почв и соседних водоемов. Произошедшее признано крупнейшей экологической катастрофой в истории российской Арктики.

Быстрая доставка новостей — в «Ленте дня» в Telegram

Наука превращения сырья в материал

Триста лет назад европейская наука встала перед задачами, которые поставили перед ней производственники. Они хотели знать, какое бывает сырье, какая энергия заключена в единице объема того или иного топлива. И что в конечном итоге можно получить из тех веществ, которые получали из земных недр. На эти вопросы могли ответить зарождающиеся химия и физика.
 

На протяжении веков занятие наукой было своего рода хобби для богатых людей. Процветала такая постановка вопросов: «Что будет если…». Показателен пример Лавуазье, из-за любопытства превратившего бриллиант в комок сажи. Но постепенно принцип вопросов менялся — не в последнюю очередь потому, что предприниматели запрашивали от ученых конкретную информацию, которую в конце концов можно было обсчитать, чтобы понять, что сулит предприятие — неуспех или конкретную прибыль.

Вкладываясь в добычу угля, например, предприниматели хотели знать, каков будет на него спрос, чтобы рассчитать прибыльность дела. Они проходили через периоды восторгов и разочарований. Например, с воздорожанием древесного угля большой оптимизм вызывало использование угля каменного, но… многие сорта каменного угля оказались плохой заменой древесному, и наступил период спада интереса.  

Когда же в конце XVII века химики открыли, что каменный уголь можно подвергать той же процедуре, что и древесину для получения угля (то есть нагреву без доступа кислорода с получением нового топливного материала), у кокса вновь появились надежды. Но оказалось что далеко не все угли могут быть коксующимися. Зато при коксовании выделялась каменноугольная смола, и надо было решить, что можно с ней делать, как получить прибыль на этом новом продукте.

Так что не только любопытство господ ученых, но и практическая необходимость заставила химиков колдовать над продуктами возгонки угля. Майкл Фарадей выделил в 1825 году из нее бензол и определил формулу нафталина, Фридлиб Рунге в 1834 году получил из нее фенол и анилин. Это было начало триумфального расцвета органической химии, то есть химии соединений углерода.

Химики-органики находили в каменноугольной смоле все новые и новые химические соединения, обнаруживая совершенно новые направления практического применения своих открытий. В 1856 году на рынок выходит пурпурно-лиловый краситель мовеин, производимый на основе анилина. Он положил начало огромной анилино-красочной индустрии, которая стала фундаментом мировых химических концернов во всем мире.

Бензол в сочетании с азотной и серной кислотами дал нитробензол, который пошел для производства взрывчатых веществ, лаков, красок и даже искусственных ароматов для производства духов. Так, всего лишь за несколько десятилетий, казалось бы, побочный продукт коксования угля стал ценнейшим ресурсом, приносящим баснословную прибыль.

Тем временем глаза химиков обратились к нефти и газу. Одним из первых понял ценность нефти как химического сырья Дмитрий Менделеев. Ведь нефть — это не только разнообразные фракции (пропан-бутан, бензин, керосин, соляр, мазут), но и другие химические соединения. Например, стоить вспомнить вазелин, выделенный в 1869 году Робертом Чезбро, который стал хитом косметической индустрии. Парафины уже к началу ХХ века прочно оккупировали рынок свечей, а тяжелые фракции мазута стали основой для производства разнообразных смазочных масел.

В первой половине прошлого века нефте- и газохимия совершили фантастический скачок, создав мир полимеров. Здесь на первом месте стоит этилен — бесцветный горючий газ. Для получения этилена берут или газ этан, или бензин — существуют разные способы получения этого важнейшего сырья либо из природного газа, либо из нефти. Этилен превращают во всем нам известный полиэтилен с 1933 года.

В те же годы химики всего мира активно исследовали возможности создания полимеров из другого продукта — этиленгликоля. В результате появился полиэтилентерефталат, более известный нам как лавсан, дакрон, майлар или полиэстер.

Если оглянуться на окружающий нас в начале XXI века «мир вещей», то мы увидим, что практически все — это результат труда химиков-органиков. Полиэтиленовые пакеты и губная помада, ажурные чулки и втулки для механизмов, корд для шин и разноцветные паруса с парашютами — все эти продукты получены в конечном счете из углеводородного сырья.

Но на газ и нефть внимательно глядят и биологи. Они видят в них питательный субстрат для выращивания особых микроорганизмов. Еще в 1895 году японские ученые обратили внимание на то, что в природе есть микробы, которые «любят» питаться нефтью. В 1971 году советские специалисты наладили производство кормового белка из микроорганизмов, которые поедали парафин. Этот продукт не только распространялся в СССР, но и экспортировался за рубеж. При этом селекция микроорганизмов, питающихся нефтью, полезна и как средство борьбы с розливами нефти.

Но парафиновые субстраты еще надо приготовить, а вот метан, основная часть природного газа, уже готовое блюдо для питания особых бактерий, которые соседствуют с нами и появились на Земле за сотни миллионов лет до появления первого генетика. Эти микроорганизмы питаются метаном, извлекают из него углерод для своего существования. Они являются первичным звеном пищевой цепочки в океане, поэтому их использование в искусственном производстве кормов вполне логично.

Метанопоедающие бактерии могут служить не только для производства белка, но также ферментов, сахаров, витаминов, антибиотиков и прочих биологически значимых веществ. С 1995 года кормовая бактериальная биомасса датского производства применяется в странах Евросоюза. В России также хотят восстановить производство, которое уже существовало до начала 90-х годов, так как оно не только решает проблему получения качественных и недорогих кормов, но и позволяет вдвое сократить выбросы углекислого газа в атмосферу в пересчете на единицу веса кормов.

Таким образом, добыча угля, нефти и газа дала огромный толчок развитию химии, а затем и других смежных наук. Впереди перед человечеством еще много задач, которые можно будет решить, используя возможности, которые дает нам органическое топливо. 

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

ТГУ будет готовить кадры для фармкомпании «Органика»

​ТГУ и российский производитель лекарственных препаратов «Органика» расширяют взаимодействие в сфере образования и науки. В ходе рабочего визита делегации компании в Томский государственный университет достигнуты договоренности о подготовке кадров для «Органики» и возможности прохождения студентами производственной практики на базе предприятия. Наряду с этим стороны будут вести совместные исследования, направленные на создание новых фармацевтических субстанций и готовых лекарственных препаратов и контроля их качества.  

– Наша компания активно развивается, поэтому у нас есть потребность в химиках, технических и сервисных специалистах с химическим профилем подготовки, поэтому мы заинтересованы в выпускниках ТГУ, – сказал во время встречи директор по развитию АО «Органика» Андрей Лянгус. – Компания создаёт новые препараты, производство оснащается современным оборудованием, поэтому мы заинтересованы в том, чтобы к нам приходили молодые специалисты, обладающие хорошими базовыми знаниями и умеющие работать в команде. 

Фармкомпания выразила готовность регулярно принимать на практику студентов Томского государственного университета с последующим трудоустройством тех, кто хорошо себя зарекомендовал. Стороны обсудили возможность системного сотрудничества, в том числе поддержку талантливых студентов через корпоративные стипендии, тематические олимпиады, стажировки.

 

– Промышленные партнёры – очень важная часть экосистемы, которую выстраивает университет. Отношения с нашими партнерами мы развиваем по принципу «расти вместе», – отметил проректор ТГУ по образовательной деятельности Евгений Луков. – Мы приглашаем вас к активному участию в образовательном процессе, поскольку кто, как не работодатель, знает, какие компетенции нужны выпускнику, чтобы он выходил не «полуфабрикатом», а полноценным специалистом, без дальнейших временных затрат на повышение его квалификации. 

Томский госуниверситет готов включить в программу обучения химиков специализированный трек в интересах АО «Органика». Помимо этого университет предложил промпартнёру программы ДПО, которые позволяют быстро добрать нужные компетенции уже работающим специалистам. 

Еще одним важным направлением взаимодействия университета и промышленного партнёра станет наука. Стороны уже сотрудничают в области разработки методик анализа лекарственных средств. Так, в январе 2021 года сотрудники «Органики» приняли участие в зимней школе, организованной на базе лаборатории физико-химических методов анализа химического факультета ТГУ. Промпартнёр и учёные намерены развивать исследования, результаты которых будут использованы для создания новых лекарств и контроля их качества. В ближайшем будущем стороны подпишут дорожную карту, детально определяющую их взаимодействие.   

​

Химики ТГУ и фармкомпания «Органика» будут вместе работать над формированием кадрового потенциала в области фармпроизводства

ТГУ и российский производитель лекарственных препаратов АО «Органика» расширяют взаимодействие в сфере образования и совместных исследований. В ходе рабочего визита делегации компании в ТГУ достигнуты договоренности о подготовке кадров для АО «Органика» и возможности прохождения студентами производственной практики на базе предприятия. Наряду с этим стороны будут вести совместные исследования, направленные на создание новых фармацевтических субстанций, лекарственных препаратов и контроля их качества.

– Наша компания активно развивается, в частности, у нас есть потребность в химиках, технических и сервисных специалистах с химическим профилем подготовки, поэтому мы заинтересованы в выпускниках ТГУ, – сказал во время встречи директор по развитию АО «Органика» Андрей Лянгус. – Компания создает новые препараты, производство оснащается современным оборудованием, поэтому мы заинтересованы в том, чтобы к нам приходили молодые специалисты, обладающие хорошими базовыми знаниями и умеющие работать в команде.

Наряду с этим фармкомпания выразила готовность регулярно принимать на практику студентов Томского государственного университета с последующим трудоустройством тех, кто хорошо себя зарекомендовал. Стороны обсудили возможность системного сотрудничества, в том числе поддержку компанией талантливых студентов через корпоративные стипендии, тематические олимпиады, стажировки.

– Промышленные партнёры – очень важная часть экосистемы, которую выстраивает университет. Отношения с нашими партнерами мы развиваем по принципу «расти вместе», – отметил проректор ТГУ по образовательной деятельности Евгений Луков. – Мы приглашаем вас к активному участию в образовательном процессе, поскольку, кто как не работодатель знает, какие компетенции нужны выпускнику, чтобы он выходил не «полуфабрикатом», а полноценным специалистом без дальнейших временных затрат компании на повышение его квалификации.

ТГУ готов включить в программу обучения химиков специализированный трек в интересах АО «Органика», помимо этого университет предложил промпартнёру программы ДПО, которые позволяют быстро добрать нужные компетенции уже работающим специалистам.

Одним из важных направлений взаимодействия университета и промышленного партнёра станет наука. Стороны уже сотрудничают в области разработки методик анализа. На постоянной основе сотрудники АО «Органики» приняли участие в зимней школе ХФ, организованной на базе лаборатории физико-химических методов анализа ХФ ТГУ. Промпартнёр и учёные намерены расширить исследования, результаты которых будут использованы для создания новых лекарств и контроля их качества. В ближайшем будущем стороны подпишут дорожную карту, детально определяющую взаимодействие.

 

Органическая химия | Кафедра химии

Понимание веществ на основе углерода и разработка экономических, зеленых стратегий для производства новых полезных молекул, реакций и материалов

Стэнфордские химики разрабатывают более эффективные и устойчивые химические вещества, исследуя структуру, свойства и реакции органических соединений и материалов. Новые реагенты и катализаторы делают производственные процессы более экологичными. Растущее понимание свойств, активности и синтеза натуральных продуктов ведет к появлению новых терапевтических средств в тесном сотрудничестве с исследователями из Медицинской школы.Эти передовые разработки основаны на сильной ведомственной истории в области органического синтеза.

Органический синтез

Изобретение новых инструментов и методов позволяет создавать сложные молекулы из простых исходных материалов быстрее и дешевле. Стэнфордские химики разрабатывают новые методы синтеза целевых молекул с потенциальным применением в качестве новых катализаторов, антибиотиков и противоопухолевых препаратов; атомарно эффективные методы создания новых небелковых катализаторов на основе переходных металлов; новые процессы реакции с переносом атомов и групп для синтеза природных продуктов и химической биологии; и новые подходы к созданию и синтезу экзотических малых и гигантских молекул для получения нестандартных свойств.Неуловимые, избирательные реакции на границах современного органического синтеза черпают вдохновение в натуральных продуктах и ​​отвечают на вопросы об их свойствах и действиях.

Молекулярный дизайн

Стэнфордские химики – искусные дизайнеры широкого спектра молекул для применения в химическом синтезе, материаловедении и биомедицине. Прогресс в области синтетических возможностей и эффективности обеспечивает свободу молекулярного дизайна. Стэнфордские химики разрабатывают новые реакции, катализаторы и реагенты для более эффективных, селективных и надежных химических превращений; новые молекулярные стратегии для разработки более эффективных лекарств; новые агенты визуализации, оптические репортеры и молекулярные средства доставки, позволяющие интегрировать биологические системы и доставлять терапевтические препараты в клетки; новые классы биологических зондов для изучения гликанов клеточной поверхности; флуоресцентные зонды ферментов репарации ДНК в клетках и тканях; и новые классы необычных молекулярных и полимерных материалов с заданными оптическими, электронными, тепловыми и механическими свойствами.

Зеленая химия

Используя механистические принципы для разработки новых каталитических стратегий, химики из Стэнфорда синтезируют сложные полезные макромолекулярные структуры, включая устойчивые полимеры, синтетическое топливо и биоактивные молекулы; и разработать экономичные катализаторы и химические реакции, которые рециркулируют CO2 в топливо и химические продукты, используя возобновляемые источники энергии. Чтобы понять и воспроизвести удивительную специфичность и энергоэффективность металлоферментов, химики из Стэнфорда изучают механизм активации двуокиси кислорода медьсодержащими ферментами.

Биомедицина

Стэнфордские исследователи используют органические методы для изучения роли сахаров на поверхности клеток и гликозилирования в здоровье, старении и болезнях, включая рак; изучать и проектировать ферментативные сборочные линии, катализирующие биосинтез антибиотиков в бактериях; и разработать нуклеотиды с необычными свойствами, такими как флуоресценция, ферментативная активность или измененная форма и способность связывания, в качестве инструментов для изучения функции нуклеотидов и потенциальных новых зондов для диагностики рака.

Компьютерное моделирование

Компьютерные исследования молекул-мишеней с желаемыми свойствами позволяют найти способы создания функционально подобных видов, синтез которых требует меньшего количества шагов – метод, называемый функционально-ориентированным проектированием и синтезом.

Портал органической химии

Портал органической химии предлагает обзор последних тем, интересные реакции и информация о важных химических веществах для органических химики. Архив: 2021, 2020, 2019, 2018, 2017, 2016, 2015, 2014, 2013, 2012, Подробнее Массив стерогенных центров: Иноуэ Синтез хикизимицина 26 июля 2021 – Дуглас Ф. Табер Центры алкилированных стероидов: Нагамицу Синтез габитерпенола 19 июля 2021 – Дуглас Ф. Табер Энантиоселективный синтез Спирты и амины: синтез розиридола по Хуангу 12 июля 2021 – Дуглас Ф.Табер Синтез Вонг / Пэн Криптотрион 05 июля 2021 – Дуглас Ф. Табер Преобразование функциональных групп: Синтез фува энигмазола А 28 июня 2021 – Дуглас Ф. Табер

Продукт месяца

Органическая химия – определение Органическая химия фокусируется на молекулах, в основном состоящих из углерода и водорода, а также некоторых других элементов, таких как кислород, азот, кремний, сера и фосфор. Органическая химия занимается синтетическими методами, механизмами и кинетикой реакций, а также использует аналитические методы контроля реакции и очистки, такие как хроматография (ТСХ, ГХ, ВЭЖХ), и подтверждение структуры, например ЯМР и ИК, но также определение структуры, такое как ЯМР и рентгеновская кристаллография. Например, новые области органической химии включают металлоорганическую химию, это исследование соединений на основе углерода, содержащих металлы, и биоорганической химии, сочетающей органическую химию и биохимию.Методы органической химии используются в медицинской химии, химии природных продуктов и материаловедении. В промышленности химики-органики работа в области химии открытий (создание новых молекул) и оптимизации процессов (поиск лучших синтетических методов для крупномасштабного производства).

Органический химик – обзор

2 Что такое механизм в органической химии?

Химики-органики используют термин «механизм» в двух разных смыслах, которые играют разные роли в том, как эти химики понимают химические превращения.Механизм в широком смысле – это, грубо говоря, полная характеристика динамического процесса преобразования набора молекул реагентов в набор молекул продукта. ³ Такая характеристика отслеживает, как непрерывный путь, движения атомных ядер и – в некоторой форме – регистрирует зависящую от времени эволюцию электронов, которая совпадает с ядерными движениями. Следовательно, механизмы в этом широком смысле – это что-то вроде кинофильмов химического превращения. С другой стороны, механизмы в тонком смысле представляют собой дискретные характеристики преобразования как последовательности шагов.Начиная с реагентов (или, по крайней мере, некоторых из них), эти стадии описывают превращение одной важной структуры ⁴ по пути превращения в следующую важную структуру по пути. Иногда, отслеживая движение электронов стрелками, также предоставляется указание на то, как достигается преобразование между этими важными промежуточными соединениями. Таким образом, механизмы в этом тонком смысле похожи на серию тщательно выбранных и последовательно упорядоченных снимков химического превращения.Эти разные способы представления химического превращения в виде непрерывного процесса или дискретной последовательности шагов вписываются в теоретический аппарат органической химии в разных местах. Толстая концепция механизма реакции лежит в основе теоретических моделей химического превращения, взятых из термодинамики (таких как теория равновесия и спонтанности и теория переходного состояния). Тонкая концепция механизма связывает преобразование с классической структурной теорией органической химии, которая пытается объяснить характеристики химических превращений с точки зрения особенностей структур (или структурных формул) реагирующих частиц.Поскольку понятие механизма имеет эти два разных смысла, но при этом считается изображающим (в любом смысле) один и тот же процесс, оно служит концептуальным мостом, связывающим классическую структурную теорию органической химии с более абстрактными моделями преобразований. .

Когда авторы учебников по органической химии от среднего до продвинутого дают характеристику понятия механизма, они часто начинают с некоторой версии толстой концепции. Гулд в своей классической книге «Механизм и структура в органической химии» описывает механизм реакции как: «гипотетическую картину поведения участвующих атомов.Такая картина, по-видимому, начнется незадолго до того, как реагирующие частицы приблизятся друг к другу, а затем продолжит регистрацию непрерывного пути атомов (и их электронов) во время реакции »[Gould, 1959, p. 127]. Миллер предлагает расплывчатую, но похожую характеристику: «Механизм химической реакции состоит из всего, что происходит, когда исходные материалы реакции превращаются в продукты» [Miller, 2004, p. 1]. Обе эти характеристики предполагают, что механизмы представляют собой или являются отображением непрерывного процесса преобразования между реагентами и продуктами.После введения этого толстого понятия механизма эти авторы сразу же отступают, заявляя, что химики, как правило, не способны предоставить и не нуждаются в таких полных и непрерывных характеристиках механизма. Вместо этого, самое большее, что химики могут установить или к чему они должны апеллировать, – это тонкое, дискретное понятие механизма. ⁵ Затем учебники переходят к описанию механизмов множества различных химических реакций, причем все в тонком смысле.Учитывая, что именно механизмы в тонком смысле слова занимают центральное место в изложении теории органической химии, стоит задуматься о том, почему толстая концепция механизма продолжает играть важную роль в первоначальных характеристиках механизмов реакции химиками.

Один из очевидных способов объяснить непреходящую важность толстой концепции механизма состоит в том, что она представляет собой регулирующий идеал, к которому стремятся химики, но которого они не могут достичь.Если бы это объяснение было правильным – а это, по общему признанию, то, что часто предлагается в учебниках, – можно было бы ожидать, что можно будет идентифицировать то, что дополнительная информация, теоретически содержащаяся в подробном описании механизма, позволила бы химику-органику объяснить или предсказать или дизайн, который он или она не может сделать с помощью простой тонкой характеристики механизма. Такое прагматическое следствие возможности дать подробное описание механизма придало бы некоторый реальный вес идее о том, что толстые описания – это то, к чему должен стремиться химик-органик.Хотя есть некоторые правдоподобные примеры, когда подробное описание механизма может оказаться важным для понимания (в смысле химиков-органиков) результата химической реакции, ⁶ обычно не так. Только в исключительных обстоятельствах для химика-органика имело бы практический смысл продолжить исследование механизма реакции после того, как он разработал убедительные аргументы в пользу тонкого описания механизма реакции.Это говорит о том, что, по крайней мере в практическом смысле, причина того, что химики-органики продолжают характеризовать механизмы в широком смысле, не в том, что они каким-то образом являются конечной целью механистических исследований. Вместо этого я думаю, что толстая концепция механизма играет более абстрактную, концептуальную роль, потому что она естественным образом вписывается в теоретические модели, которые химики используют для представления химических превращений.

Самый фундаментальный способ, которым химики-органики представляют химические превращения, – это пути вдоль поверхностей потенциальной энергии.В своей самой богатой версии поверхность потенциальной энергии отображает потенциальную энергию (или иногда свободную энергию) системы взаимодействующих молекул в зависимости от изменений относительного положения составляющих их атомов. Путь на этой поверхности от расположения атомов, соответствующих разделенным реагентам, к расположению атомов, соответствующих разделенным продуктам, будет записывать энергию химической системы, которая претерпевает непрерывное превращение из реагентов в продукты. Изменения положения атомов (и распределения электронов) вдоль пути с наименьшей энергией такого рода примерно соответствовали бы механизму реакции в широком смысле.Механизмы в этом широком смысле, следовательно, переводятся в математическое представление химического превращения в рамках фундаментальной структуры, которую используют химики-органики для размышлений о химических превращениях. Когда химические реакции рассматриваются как пути вдоль поверхности потенциальной энергии, появляется возможность использовать термодинамику и статистическую механику для разработки моделей, которые связывают скорости и распределения продуктов химического превращения, которые являются основными экспериментальными фактами, доступными химикам-органикам, с относительные разности энергии, представленные на поверхности потенциальной энергии.Таким образом, рассуждая о механизмах химических реакций в этом широком смысле, химики-органики могут установить взаимосвязь между экспериментальными фактами, которые они измеряют в лаборатории (скорости и распределение продуктов), и абстрактными математическими моделями химических превращений. Наблюдаемые особенности реакций накладывают ограничения на то, какой должна быть поверхность потенциальной энергии, соответствующая превращению, и наоборот. И объяснение, и предсказание результатов химических реакций, и экспериментальное определение механизмов зависят, таким образом, от использования этих взаимных ограничений.

Учитывая, что фундаментальные модели химических реакций рассматривают их как непрерывные превращения, тесно связанные с механизмами в широком смысле слова, может возникнуть недоумение, как химикам-органикам удается обходиться почти исключительно тонкими характеристиками механизмов реакций. В следующем разделе я представлю пример того, как такой механизм развивается и развивается перед лицом дополнительных экспериментальных данных, но можно заранее сказать кое-что о том, как это делается.Основная идея состоит в том, что для объяснений и предсказаний, которыми в первую очередь занимаются химики-органики, необходимо знать лишь кое-что об относительных энергиях нескольких выбранных структур на непрерывном пути превращения реагентов в продукты. Пока описание механизма позволяет сделать вывод об этих важных структурах (обычно о переходном состоянии и стабильных промежуточных звеньях), оно будет поддерживать виды выводов, необходимых для предсказания и объяснения.Точно так же виды экспериментальных результатов, к которым обычно обращаются химики для установления механизма реакции, позволяют только сделать какие-то выводы об этих важных моментах на непрерывном пути превращения. Поэтому именно потому, что виды объяснений и предсказаний, произведенные химиками-органиками, требуют только энергетической информации о нескольких избранных структурах на пути трансформации, тонкие характеристики способны играть центральную роль в теории органической химии (см. [ Goodwin, 2003; 2007] для более подробных примеров того, как механизмы используются в такого рода объяснениях).

Учебники по органической химии обычно подчеркивают две вещи при описании (тонких) механизмов, которые фактически будут занимать их в основной части их текстов. Во-первых, механизмы реакции указывают или позволяют сделать вывод о структурах важных промежуточных структур на пути от реагентов к продуктам. Гулд, например, характеризует механизм в тонком смысле как «изображение участвующих видов в один или несколько критических моментов в ходе реакции» [Gould, 1959, p.127]. Это то, чего можно было ожидать, учитывая приведенное выше объяснение того, почему тонких механизмов достаточно для понимания органической химии. Во-вторых, эти механизмы разбивают химическую реакцию на последовательность этапов. Например, Лоури и Ричардсон говорят: «Механизм реакции – это спецификация посредством последовательности элементарных химических стадий подробного процесса, посредством которого происходит химическое изменение» [Lowry and Richardson, 1987, p. 190]. Эти две особенности механизмов связаны, и обе они важны для роли механизмов в понимании химических реакций.

Предоставление информации о важных промежуточных структурах в превращении, таких как переходное состояние или стабильные промежуточные соединения, позволяет химикам-органикам выполнять структурный анализ относительных энергий этих промежуточных продуктов. Структурный анализ, в свою очередь, позволяет предсказывать или объяснять относительные энергетические различия между структурами на основе небольшого набора надежно применимых и легко распознаваемых структурных особенностей. Эти относительные разности энергий затем можно использовать с помощью стандартных теоретических моделей химических переходов для вывода важных эмпирически измеряемых характеристик химических реакций, таких как относительные скорости или распределения продуктов. ⁷ Таким образом, структурный анализ относительной разницы энергий между важными промежуточными соединениями в ходе химического превращения является современной реализацией цели Бутлерова объяснить все химические свойства веществ на основе их химической структуры. ⁸ Именно эта особенность механизмов облегчает применение классической структурной теории и ее современных потомков к современному пониманию химических реакций.

Разделение реакции на шаги имеет несколько важных функций.Он разбивает то, что может быть сложным структурным изменением, на последовательность стандартных небольших изменений. Это позволяет во многих случаях идентифицировать или указывать, какие из этих стандартных изменений действуют как «узкое место» (или, говоря химическим языком, «этап определения скорости») для развития реакции. Именно структура переходного состояния этого узкого места наиболее важна для объяснения или предсказания наблюдаемых особенностей химических реакций. Кроме того, такое разложение может сделать очевидным, где альтернативные пути есть, а где нет.Например, реакция, которая протекает через стабильный промежуточный продукт, может быть предметом множества перегруппировок или побочных реакций. Кроме того, поскольку отдельные стадии разложения стандартизированы, они позволяют сделать вывод о структурах важных промежуточных продуктов в конкретной реакции, механизм которой предлагается. Это означает, что разбиение реакции на шаги может помочь с первой необходимой характеристикой механизма – позволяя сделать вывод о структурах в «критические моменты» трансформации.Один из способов сделать это – определить, какой из этапов механизма является «узким местом», а затем охарактеризовать этот этап как стандартный. Когда есть общая информация о геометрии переходного состояния этого стандартного типа стадии реакции, эта информация может быть применена к конкретному случаю, чтобы произвести правдоподобные предсказания геометрии соответствующего переходного состояния. Например, если механизм реакции включал стадию согласованного нуклеофильного замещения, то можно было бы правдоподобно сделать вывод, что переходное состояние будет включать приближение нуклеофила и уходящую группу, выходящую с противоположных сторон примерно тригонального плоского центрального атома.Учитывая эту приблизительную геометрию, химик-органик сразу же знает некоторые структурные особенности, которые будут иметь важное влияние на наблюдаемые особенности реакции, такие как – в данном случае – стерические затруднения приближающегося нуклеофила и т. Д. Стандартизованное ступенчатое разложение химического превращения, таким образом, значительно облегчает объяснения и предсказания, которые обычно делают химики-органики. Во многих случаях тонкой характеристики механизма реакции такого рода достаточно, чтобы объяснить все относящиеся к делу экспериментальные факты или провести различие между конкурирующими объяснениями механизма реакции.

Некоторое подтверждение идеи о том, что разложение химической реакции на стандартизованные стадии передает большую часть информации о механизме реакции, которая важна для химиков-органиков, можно найти, рассматривая системы номенклатуры, которые были разработаны химиками-органиками для описания механизмов реакции. Ингольд был источником первой такой системы (см. [Ingold, 1953, главы 7 и 8]), целью которой было различать различные виды реакций замещения и элиминирования.Последующие химики расширили и улучшили исходную систему Ингольда. Текущая система, рекомендованная ИЮПАК (руководящим органом химической номенклатуры), направлена ​​на то, чтобы назвать механизмы в соответствии с «основной валютой молекулярных изменений: образование и разрыв связей» [Guthrie, 1989, p, 25]. Для того чтобы различать механизмы в этих терминах, необходимо передать три характеристики механизма по его названию:

1.

Число шагов реакции.

2.

Последовательность шагов.

3.

Характер этих шагов, включая значительные диффузионные шаги.

[Guthrie, 1989, p, 25]

Стандартные устройства используются для разделения отдельных шагов механизма и записи их порядка (таким образом, отдельные шаги разделяются знаком «+» и пишутся слева по верно). Характер шагов передается путем следования серии правил, которые используют ранее существовавшие схемы для классификации реакций и агентов, участвующих в них.Например, стадии классифицируются как замены, добавления, исключения или перегруппировки, а агенты классифицируются как нуклеофилы или электрофилы. Шаг называется, указывая, сколько связей с основным атомом (ами) образовано и разорвано, и являются ли эти изменения связей нуклеофильными или электрофильными процессами. Электрофильное присоединение к двойной связи с последующим образованием связи между карбокатионом и нуклеофилом будет обозначено: A _E + A _N .Это название указывает на то, что реакция представляет собой двухэтапный процесс, в котором образуются две связи. Первая связь образуется между одним из стержневых атомов и электрофилом, а следующая связь формируется на отдельном этапе между оставшимся стержневым атомом и нуклеофилом. Конечно, для более сложных реакций должны использоваться дополнительные устройства, но: «даже такие сложные механизмы можно рассматривать как последовательности легко символизируемых компонентных процессов» [Guthrie, 1989, p. 25]. Теперь я представлю пример того, как механизм химической реакции или класс химических реакций развивается на основе экспериментальных данных.

Органическая химия | Химия в Иллинойсе

От имени факультета органической химии в Иллинойсе я приветствую ваш интерес к нашей области. Область органической химии имеет как богатую историю, так и современный динамизм, который органично взаимодействует с биологией, медициной, материаловедением и множеством других областей. Хотя эта область действительно сильно изменилась за последние два десятилетия, основной интерес химика-органика остается неизменным. Таким образом, усилия студентов в области органического образования сосредоточены на получении и изучении новых органических соединений, понимании структуры и реакционной способности, а также разработке совершенно новых реакций и процессов.Современное проявление органической химии – это синтез функции.

Сегодняшний размах органической химии открывает новые захватывающие возможности, но в то же время ставит новые задачи для последипломного образования. Преподаватели органического образования в Иллинойсе справились с этой задачей, разработав инновационный учебный план и программу обучения, которые сосредоточены на фундаментальных дисциплинарных (основных) знаниях, обеспечивая при этом широкий спектр навыков (например, говорение, письмо и формирование мышления) и объем информации. требуется для эффективных междисциплинарных исследований.Таким образом, наши студенты проходят исследовательскую подготовку по интегрированной программе, которая знакомит их с широким спектром критических приемов, концепций и методов, которые им понадобятся для дальнейшего развития химии.

Неудивительно, что Американское химическое общество назвало Департамент химии в Иллинойсе «главной силой в химическом образовании» в США. Действительно, Национальный исследовательский совет и US News and World Report постоянно ставят Иллинойс на первое место и в число лучших. самые элитные факультеты химии в Соединенных Штатах.

В чем уникальность химии штата Иллинойс? Безусловно, это наша традиция коллегиальности. Эта традиция, взращиваемая десятилетиями, выросла из атмосферы, царящей в лабораториях и офисах студентов и преподавателей. Выдающийся дух корпуса среди студентов-органических аспирантов находит свое отражение в сильном чувстве сотрудничества как внутри исследовательских групп, так и между ними. Преподаватели органического образования поощряют политику «открытых дверей», которая ведет к свободному потоку идей, что обеспечивает стимулирующую и продуктивную среду.Независимо от того, приедете ли вы в гости или решите работать здесь в аспирантуре, вы сразу же узнаете о наших исключительных услугах, которые включают в себя самые современные приборы ЯМР, МС и рентгеновского излучения, а также собственный, работающий в тот же день услуга элементного анализа. Точно так же мы являемся единственным химическим отделением, расположенным в Школе химических наук (SCS). SCS тесно связан с другими отделами и междисциплинарными учреждениями, такими как Отдел химической и биомолекулярной инженерии, Институт геномной биологии, Лаборатория исследования материалов и Институт перспективных наук Бекмана.Именно по этим причинам наш факультет в течение многих лет служил «воротами» для студентов, желающих сделать академическую или производственную карьеру в области органической химии.

Надеюсь, вы присоединитесь к нам в Урбане!

Проф. Скотт Э. Дания
Начальник отдела органической химии

Frontiers | Большие задачи в области органической химии

Текущий объем «журналов по органической химии» обычно охватывает теорию и практику (i) новых синтетических методов и методологий, (ii) выделения и синтеза природных продуктов, (iii) механизмов органических реакций, основанных на подходах физической и теоретической химии, (iv) биоорганическая и медицинская химия, (v) металлоорганическая химия, (vi) молекулярное распознавание и супрамолекулярная химия, и (vii) химия полимеров и материалов.

Эти категории или ветви были созданы на протяжении многих лет, отражая эволюцию этой области химии на основе принципов органической химии. Эволюция органической химии, естественно, будет продолжаться, поскольку она основана на четком понимании двух- и трехмерных химических структур, а также их отношения к стабильности, реакционной способности и другим химическим свойствам. Эта характерная черта органической химии очень уникальна и не имеет аналогов в любых других дисциплинах химических наук.Таким образом, взаимоотношения структура-свойство, структура-активность и структура-функция органических соединений будут и дальше служить ключевыми темами в исследованиях органической химии.

Совершенно очевидно, что органическая химия процветает за счет расширения своей территории за счет изучения взаимодействия с другими научными дисциплинами. Таким образом, органическая химия, несомненно, служит основной химической наукой для развития науки и технологий с четкими целями – принести пользу человеческой жизни и обществу.

Соответственно, одна из главных задач органической химии – – как исследовать новые рубежи на стыке органической химии и других областей науки и техники . В прошлом большинство междисциплинарных исследований проводилось между двумя дисциплинами в двух разных лабораториях. Но теперь для решения значительных научных или технологических проблем необходимо применять междисциплинарные подходы, включающие несколько дисциплин и лабораторий. В этих условиях химики-органики должны превратиться в исследователей с широким кругозором, которые могут эффективно общаться и сотрудничать с другими исследователями из разных дисциплин.Для достижения этой цели химики-органики должны хорошо разбираться в других дисциплинах, чтобы понимать всю картину проекта. Таким образом, еще одна серьезная проблема для химиков-органиков – , как стать ключевым игроком в многопрофильном исследовательском проекте, развивая способность эффективно общаться и сотрудничать с другими членами проектной группы из разных дисциплин . Затем еще одна тесно связанная грандиозная задача – это , как воспитать следующее поколение химиков-органиков, которые смогут выжить и преуспеть в широком взаимодействии органической химии и других научных / технологических дисциплин .Поскольку традиционные химики-органики наслаждались исследованиями только на своих комфортабельных игровых площадках, это будет серьезной проблемой в исследованиях и образовании, с которыми должны столкнуться химики-органики.

С тех пор, как «химия» стала центральным ядром молекулярной науки в области энергетики, окружающей среды, устойчивого развития, материалов, биологии и медицины, большие проблемы в «органической химии» отражают более или менее ту же тенденцию. Кроме того, достижения в области вычислительной мощности и возможностей открыли возможности для обработки и анализа больших данных, системной химии, точного моделирования и прогнозов.Соответственно, можно было бы с уверенностью сказать, что великие проблемы и успехи в органической химии связаны с взаимодействием с энергией, окружающей средой, устойчивостью, материалами, биологией, медициной и информатикой .

Теперь перейдем к примерам серьезных проблем в отраслях органической химии.

На стыке энергии, солнечной энергии и накопления энергии в основном используются неорганические материалы. Таким образом, перед химиками-органиками стоит серьезная задача создать органические или гибридные материалы, превосходящие существующие неорганические материалы.

На стыке с устойчивым развитием и наукой об окружающей среде проблемой является разработка эффективных химических процессов преобразования промышленных и сельскохозяйственных отходов, промышленных побочных продуктов, двуокиси углерода, парниковых газов, таких как фтороформ, регенерированные пластмассы и т. Д., В полезные химические вещества без получения еще одна трата. Если эти процессы включают в себя эффективные фотохимические процессы с использованием солнечной энергии, это будет идеально.

В области взаимодействия с материалами можно представить себе множество серьезных проблем, и в этой области уже ведутся многочисленные исследования и разработки.Проблема здесь в том, как органическая химия может сыграть ключевую роль в химии полимеров и материалов. Разработка новых, селективных и эффективных методов и методологий полимеризации с использованием металлоорганической химии и органокатализа оказывает огромное влияние на эти усилия. Супрамолекулярная химия играет важную роль в создании новых органических, металлоорганических, координационных комплексных и гибридных материалов, в которые органическая химия может внести решающий вклад. «Молекулярные машины» уже появились как новая концепция, но как химики-органики могут сконструировать органические функциональные устройства, состоящие из молекулярных машин с макроскопическими движениями?

На стыке биологии и медицины перед химиками-органиками стоит множество серьезных проблем, например.ж., эпигенерика, повреждение и восстановление ДНК, редактирование генов, наномедицина, нано-составы, молекулярная визуализация, открытие и разработка лекарств, конъюгаты антитело-лекарственное средство, флуоресцентные красители нового поколения для визуализации живых клеток со сверхвысоким разрешением, просто чтобы упомянуть мало. Химическая биология произошла от биоорганической химии и биохимии, которые предоставляют мощные инструменты для исследования биологических проблем на молекулярном уровне. Для открытия лекарств и фармацевтических наук действительно важны синтетическая органическая и медицинская химия.Однако проблема здесь заключается в том, как химики-органики / медицинские химики следующего поколения могут сыграть ключевую роль во всем процессе открытия лекарств, то есть не просто выступать в качестве контрактной исследовательской организации (CRO) для подготовки библиотеки соединений классической медицинской химией . Химики-органики / медицинские химики нового поколения должны иметь возможность полностью участвовать в разработке лекарств на основе структурной и вычислительной биологии. Химики-физики-органики должны уметь применять кинетический и термодинамический анализ, особенно в сочетании с молекулярной визуализацией, для точной оценки эффективности и механизма действия лекарств, а также для улучшения дизайна лекарств.

На стыке информатики органическая химия сталкивается с множеством серьезных проблем. Как компьютерная органическая химия может расширить квантово-механический анализ и предсказание механизма органических реакций и каталитических циклов с увеличением размеров молекул без рентгеновских кристаллических структур? Как могут вычислительные органики соединить науку о больших данных с органической химией для изучения «системной органической химии»? Как могут химики-органики и химики-вычислительные химики работать вместе, чтобы разработать рациональный дизайн новых, селективных и эффективных органических реакций, а также металлических катализаторов с использованием неблагородных металлов? Как химики-органики могут работать с учеными-вычислителями, чтобы точно предсказать химические, физические и биологические свойства органических молекул с помощью надежных исследований взаимосвязи структура-свойство, структура-активность и структура-функция? Как могут компьютерные химики-органики построить надежную программу для указания наиболее эффективных путей синтеза органических соединений с определенной структурной сложностью?

Конечно, существует множество проблем в области органической химии и ее отраслей.Создание новых химических образований (НХЭ) может быть достигнуто только химиками – никакая другая научная дисциплина не может конкурировать с химией в этом отношении. Тогда синтетическая органическая химия отвечает за все органические НКП. Соответственно, в этом отношении важны как новаторские, так и постепенные достижения в синтетических методах и методологиях. В дополнение к исследованию более селективных, эффективных и «более экологичных» химических процессов, особенно с использованием металлических или органических катализаторов, критически важна разработка высокоэффективных технологий извлечения катализаторов и разделения продуктов, что имеет отношение к устойчивости и экологическим проблемам.Инновационные синтетические методы и методологии, которые позволяют вносить изменения на поздних стадиях, значительно ускорят разработку и синтез аналогов в медицинской химии и открытии лекарств. Химическая информатика будет играть все более важную роль в синтетической органической и медицинской химии, а также в химии органических материалов. Вычислительный анализ и дизайн также будут играть решающую роль в медицинской химии, открытии лекарств, катализе, супрамолекулярной химии и органических материалах.

Авторские взносы

Автор подтверждает, что является единственным соавтором данной работы, и одобрил ее к публикации.

Заявление о конфликте интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Нанять лучших внештатных химиков-органиков

Чем занимается внештатный эксперт по органической химии?

Обычно специалисты в области органической химии имеют опыт проведения исследований и разработки продуктов в лаборатории.

В лабораторных условиях все, что связано со структурой, составом, рецептурой, реакциями, свойствами и синтезом углеродных соединений, может извлечь выгоду из опыта химика-органика.

Эти профессионалы могут влиять на различные области, включая биомедицинские исследования, биотехнологию, фармакологию, продукты питания, нефтехимию, косметику и краски. Они склонны тратить свое время на создание новых соединений на основе углерода или улучшение существующих соединений.

Зачем нанимать химика-фрилансера?

Химики, специализирующиеся в области органической химии, – очень творческие профессионалы, которые обычно работают в разных областях.В лабораторных исследованиях, разработке и производстве продуктов практически невозможно работать без сотрудничества с химиком-органиком.

Эти универсальные эксперты имеют решающее значение для науки и техники в целом, от улучшения рецептуры нового лекарства до оптимизации продуктов питания, здравоохранения, топлива и сельскохозяйственных продуктов.

Возможность работать с такими профессионалами на внештатной основе означает, что они могут участвовать в вашем проекте всякий раз, когда вам понадобится их помощь, будь то на раннем этапе планирования эксперимента, во время разработки вашего раздела материалов и методов, во время лабораторных работ. , разработка протоколов анализа или всякий раз, когда возникает проблема.Вам также может потребоваться помощь в выборе наиболее подходящих аналитических методов. Независимо от вашей области, внештатные эксперты в области органической химии могут найти множество решений.

Ключевые области, в которых химики-органики могут иметь значение благодаря своему опыту, включают, но не ограничиваются:

• Механизмы, синтез, катализ
• Фотохимия
• Спектроскопия
• Вычислительная химия
• Биотехнология, нанотехнология и фитоорганическая химия
• Металлоорганическая химия
• Лекарственная химия Промышленное производство и производство
• Развитие пластмасс, полимеров и энергетики
• Экология

Сколько стоит нанять химика-фрилансера?

При найме химика-фрилансера почасовая оплата обычно начинается от 30-40 долларов США.Однако во многих предложениях о работе указывается фиксированная ставка за проект, которая обычно лучше подходит для более масштабных проектов и долгосрочного сотрудничества.

Помимо более высоких ставок, консалтинговые компании обычно работают над более крупными проектами, а не над небольшими специальными заданиями.

Работа с фрилансерами является наиболее рентабельной при решении ваших задач, связанных с разработкой или улучшением соединений органической химии.

Как написать эффективную вакансию, чтобы найти химиков на работу?

Хорошее описание вакансии имеет решающее значение для вашего поиска.

– Описание проекта или объем работ: Опубликуйте все детали вашего проекта, ваших ожиданий и результатов.

– Продолжительность проекта: Насколько срочно нужно закончить свой проект? Это место, чтобы это заявить.

– Когда вам нужно будет нанять: Вы спешите найти фрилансера или предпочитаете не торопиться, чтобы найти идеального партнера?

– Бюджет: Решите, хотите ли вы платить за час или за проект.

– Требуемые навыки: Будьте конкретны, и ваш поиск станет проще.

После того, как ваша вакансия будет опубликована, вы будете получать предложения от разных фрилансеров. Вы можете пообщаться с каждым из них и выбрать наиболее подходящего специалиста. После сотрудничества, если результат вас устраивает, оплата завершается.

Тот факт, что нанимается так много химиков, значительно упрощает сотрудничество с этими экспертами. Не дайте вашему проекту застрять, наймите химика-органика и получите совет для решения сложных проблем.

Связанные навыки

искусство и наука воспроизводства молекул живой природы и создания подобных им в лаборатории

Proc Math Phys Eng Sci. 2014 8 марта; 470 (2163): 20130690.

Отделение химии, Сотрудничество в области биологических исследований, Университет Райса, 6100 Main Street, MS-602, Хьюстон, Техас 77005, США

Приглашенная перспектива в ознаменование избрания автора в стипендию Королевское общество в 2013 году.

Поступило 15.10.2013 г .; Принято 18 ноября 2013 г.

Copyright © 2014 Автор (ы) Опубликовано Королевским обществом. Все права защищены.Эта статья цитировалась в других статьях в PMC.

Abstract

Синтетические химики-органики обладают способностью воспроизводить некоторые из самых интересных молекул живой природы в лаборатории и применять свои разработанные синтетические стратегии и технологии для создания их вариаций. Такие молекулы облегчают биологию и медицину, поскольку они часто находят применение в качестве биологических инструментов и кандидатов в лекарства для клинической разработки.Кроме того, используя сложные каталитические реакции и правильно разработанные синтетические процессы, они могут синтезировать не только природные молекулы и их аналоги, но и множество других органических молекул для потенциальных применений во многих областях науки, техники и повседневной жизни. После краткого исторического введения, эта статья фокусируется на последних достижениях в области органического синтеза с наглядными примерами полного синтеза сложных биологически активных молекул, природных или созданных в авторских лабораториях, и их влияния на химию, биологию и медицину.

Ключевые слова: химия, биология, медицина, натуральные продукты, противораковые средства, нейротоксины

1. Введение

Самая важная часть – это сама материя. Поэтому неудивительно, что химия, наука о материи, рассматривается многими как центральная наука, лежащая между физикой и биологией. Его сила проистекает из его способности анализировать и синтезировать молекулы из атомов и других, более или менее сложных молекул. Последняя практика, синтез, имеет первостепенное значение для нашего благополучия, поскольку с ее помощью мы создаем новые химические образования (т.е. молекулы), из которых мы получаем наши самые ценные материальные предметы. Поддисциплина синтеза – это органический синтез, искусство и наука конструирования веществ, природных или созданных, первичным элементом которых является углерод. Флагман органического синтеза – это тотальный синтез, попытка синтезировать молекулы живой природы в лаборатории. Способность человека воспроизводить молекулы живых существ и создавать другие молекулы, подобные им, является выдающимся достижением в истории человечества.Его зарождение восходит к 1828 году, когда немецкий химик Фридрих Велер, иностранный член Королевского общества (ForMemRS), синтезировал мочевину, образец природного вещества из живого мира [1]. Такие молекулы широко известны как натуральные продукты – термин, обычно относящийся к вторичным метаболитам. Творческий характер тотального синтеза позволил этой дисциплине называться изящным искусством и точной наукой. Полученные на его основе технологии и органический синтез в целом принесли обществу впечатляющее множество преимуществ, включая полезные продукты, начиная от фармацевтических препаратов, красок, косметики и сельскохозяйственных химикатов до средств диагностики и высокотехнологичных материалов, используемых в компьютерах, мобильных телефонах и космических кораблях. [2].

2. Органический синтез в перспективе

Мир кардинально изменился за последние два столетия в результате научных открытий и их применений. Одно из самых глубоких открытий – появление органического синтеза, отмеченное Велером синтезом мочевины. И хотя его основы уходят в прошлое, это начальное событие, вместе с развитием теории конструкций и аналитических методов, дало импульс его развитию и применению в нескольких областях.Но какие условия и основы позволили этой науке появиться? А откуда они взялись? Чтобы ответить на эти вопросы, мы должны вернуться в древние времена, когда люди практиковали преобразования материи как средства для приготовления пищи, лекарств, красок, инструментов и оружия. Артефакты, оставленные древними цивилизациями, такими как артефакты египтян, вавилонян, греков, римлян и китайцев, свидетельствуют о таких усилиях, хотя существенного понимания природы этих преобразований не было.Однако любопытство к природе побудило древних греков думать и размышлять о материи – практика, которая привела к теории атома Демокрита.

Последняя легла в основу более точной атомной теории английского химика и физика Джона Далтона, члена Королевского общества (FRS), на заре девятнадцатого века. Теория Дальтона была одним из самых влиятельных теоретических достижений в науке всех времен и дала огромный импульс дальнейшему развитию химии [3].Но прежде чем двигаться вперед во времени, мы должны упомянуть алхимиков и их практики, которые восходят к тысячам лет назад на Ближнем Востоке и Востоке и преобладали позже, в средние века в Европе. Благодаря этим усилиям в восемнадцатом веке медленно возникла современная химия. Среди главных героев, ответственных за переход от алхимии к современной химии, был ирландец Роберт Бойл (FRS), который был одновременно алхимиком и современным химиком. Он изложил свою философию в своей книге Скептический химик , которая была опубликована в 1661 году, через год после основания Королевского общества.Бойль поощрял эксперименты, основанные на чистоте, точности и данных.

Эксперименты и количественный анализ были перенесены на более высокий уровень французским химиком Антуаном-Лораном де Лавуазье (ForMemRS), которого многие считают отцом современной химии, а Бойля – дедушкой. Лавуазье описал свою химическую философию и методы в своей книге Traité Élémentaire de Chimie , которая заложила основу для возникновения современной химии. Его химия была в основном неорганической и основывалась на сгорании и элементном анализе.Лавуазье опубликовал список химических элементов, но не имел возможности отличить их от атомов; последнему пришлось ждать атомной теории Дальтона и последующих разработок, которые утвердились в девятнадцатом веке. Среди этих достижений было появление органической химии, отрасли химии, занимающейся органическими соединениями, состоящими из углерода и некоторых других элементов, чаще всего водорода, кислорода, азота, серы, фосфора и галогенов.

Химия натуральных продуктов зародилась в восемнадцатом веке, главным образом благодаря работе аптекарей, фармацевтов того времени, самым известным из которых был швед Карл Вильгельм Шееле.Помимо того, что ему приписывают определение кислорода, он обнаружил несколько природных органических кислот, включая лимонную, галловую, яблочную, молочную, щавелевую и мочевую кислоты. Шееле также разработал важные практические лабораторные методы, такие как дистилляция и кристаллизация.

К началу девятнадцатого века были созданы условия для появления органической химии в целом и органического синтеза в частности. Таким образом, помимо развития атомной теории Дальтона, появился ряд других важных открытий и идей, которые в конечном итоге привели к пониманию структуры молекулы и искусства ее синтеза.Среди первых выдающихся вкладов в создание основ современной химии – английский химик Хамфри Дэви (FRS и президент Королевского общества), шведский химик Йенс Якоб Берцелиус (ForMemRS), английские химики Александр Уильямсон (FRS) и Уильям Одлинга (FRS) и французского химика и физика Жозефа Гей-Люссака (ForMemRS). Их теории и открытия послужили основой для дальнейших достижений, включая различие между атомным и эквивалентным весом, структурную теорию и тетраэдрическую природу углерода.Среди главных героев этих разработок были французские химики Жан-Батист Андре Дюма (ForMemRS), Огюст Лоран, Шарль Герхард, Йозеф Ле Бел и К. Адольф Вюрц (ForMemRS), немецкий химик Фридрих Август Кекуле (ForMemRS), итальянские химики Амедео Авогадро и Станислао Канниццаро ​​(ForMemRS), русский химик Дмитрий И. Менделеев (ForMemRS), французский физик, химик и математик Жан-Батист Био (ForMemRS), французский химик и микробиолог Луи Пастер (ForMemRS) и голландский химик Якобус Ван’т Хофф (ForMemRS) [1,3].

3. Возникновение и эволюция органического синтеза и полного синтеза

Развитие экспериментальных методов для практической химии и открытие природных веществ, таких как мочевина, хинин, морфин и стрихнин, в конце восемнадцатого и начале девятнадцатого веков заложили основы и послужил толчком для возникновения органического синтеза [1].

Как упоминалось выше, первым натуральным продуктом, синтезированным в лаборатории, была мочевина (молекулярную структуру мочевины и других важных молекул, упомянутых в этой статье, см. В разделе).Это знаменательное событие, хотя и было случайным открытием, означало, что человек мог создавать органические соединения, молекулы живой природы в лаборатории и без помощи живых существ или их органов. Эта важная особенность привела к падению витализма, пониманию феномена изомерии и революции в науке, которая стала известна как органический синтез. Поскольку мочевина была естественным органическим соединением, веха ее синтеза знаменует рождение полного синтеза, раздела органического синтеза, связанного с построением органических молекул природы.За достижением синтеза мочевины Велером последовал полный синтез уксусной кислоты, природного продукта, содержащего два атома углерода (в отличие от одного атома мочевины), немецким химиком Германом Кольбе (ForMemRS) в 1845 году.

Выберите исторические вехи в общем синтезе (* формальный общий синтез).

Вскоре после своего появления появление органического синтеза породило сначала красильную промышленность, а затем фармацевтическую промышленность с синтезом и коммерциализацией сиреневой (или мовеина) и ацетилсалициловой кислоты (аспирин), соответственно, что привело к этим промышленным революциям.Первое открытие, также случайно, было сделано английским химиком Уильямом Генри Перкином (FRS) во время его попыток синтезировать хинин (чудодейственный натуральный продукт, используемый в качестве лекарства от малярии), используя ошибочный рецепт. В то время Перкин был учеником немецкого химика Августа Вильгельма фон Хофмана (FRS), который основал и руководил Королевским химическим колледжем в Лондоне по приглашению королевы Виктории. Второе открытие было сделано немецким химиком Феликсом Хоффманном из компании Bayer и основано на выделении и выяснении структуры салицина, активного обезболивающего ингредиента коры ивы, лечебные свойства которого были известны с древних времен [2].

Действительно, натуральные продукты сыграли решающую роль в возникновении и развитии органического синтеза с момента его зарождения до наших дней. Таким образом, с первых дней элементного анализа природных продуктов эти вещества очаровывали и бросали вызов химикам-органикам, сначала их структурным объяснением, а затем их полным синтезом. К началу двадцатого века химики синтезировали, помимо мочевины и уксусной кислоты, многочисленные природные и созданные молекулы, включая индиго, ализарин, глюкозу, кониин и салициловую кислоту, предшественник ацетилсалициловой кислоты.Они также открыли несколько новых реакций и применили их к синтезу широкого спектра органических соединений, включая многие производные бензола, известные как ароматические соединения [1–3].

Основные достижения в области органического синтеза и тотального синтеза последних десятилетий девятнадцатого века были широко признаны и должным образом отмечены двумя Нобелевскими премиями по химии, присужденными в течение первых 5 лет существования премии [4]. Первый достался немецкому химику Эмилю Фишеру (ForMemRS) в 1902 году «в знак признания выдающихся заслуг, которые он оказал своей работой по синтезу сахара и пуринов», а второй – немецкому химику Адольфу фон Байеру (ForMemRS) в 1905 году »в знак признания. за его заслуги в развитии органической химии и химической промышленности, благодаря его работе над органическими красителями и гидроароматическими соединениями ».Многие другие Нобелевские премии будут присуждаться с заметной частотой и регулярностью, отражая впечатляющие достижения в этих областях на протяжении двадцатого века, подчеркивая их важность для науки и общества. Эти успехи стали возможными не только благодаря открытиям и изобретениям в области органического синтеза с точки зрения новых синтетических реакций, методов и стратегий, но также благодаря совершенствованию аналитических методов и инструментов, а также теорий, которые привели к лучшему пониманию природа химической связи [5] и химическая активность.Выделение и структурное объяснение новых молекулярных архитектур из природных источников послужило топливом и вдохновением для практиков полного синтеза. Среди наиболее важных новых реакций, которые должны были быть обнаружены в первой половине двадцатого века, была реакция каталитического гидрирования ненасыщенных углерод-углеродных связей французским химиком Полем Сабатье (ForMemRS) и реакция Гриньяра для образования углерод-углеродных связей французским исследователем. химик Виктор Гриньяр. Сабатье и Гриньяр разделили Нобелевскую премию по химии 1912 года за свои новаторские и влиятельные открытия.Другим очень влиятельным открытием той эпохи была реакция Дильса – Альдера (циклоприсоединение 4 + 2 для создания шестичленных кольцевых соединений), сделанная немецкими химиками Отто Дильсом и Куртом Альдером в 1928 году. Их работа была отмечена в 1950 году Нобелевской премией по химии. . Был синтезирован ряд относительно сложных природных алкалоидных продуктов, включая тропинон, хинин, морфин и стрихнин. Полный синтез стрихнина был осуществлен американским химиком Робертом Бернсом Вудвордом (ForMemRS), крупной фигурой, возглавившей революционное движение в этой области в 1950-х и 1960-х годах, которое завершилось его признанием Шведской королевской академией наук присуждением Нобелевской премии 1965 года. по химии «за достижения в области органического синтеза» [6].К тому времени, помимо стрихнина, он синтезировал хинин (формальный полный синтез), резерпин, хлорофилл и цефалоспорин, а затем завершил полный синтез витамина B ₁₂ , самого сложного природного продукта, который можно было воспроизвести в лаборатории в то время, в сотрудничестве со швейцарским химиком Альбертом Эшенмозером (ForMemRS) [7]. Вклад Вудворда также включал внедрение современного оборудования для структурной очистки и разъяснения целей, а также теоретических аспектов органической химии, например правил Вудворда-Хоффмана.

Тем временем впечатляющий успех пенициллина как спасающего жизнь антибиотика послужил толчком к открытию широкого спектра новых биологически активных природных продуктов из микроорганизмов, во главе которых первоначально стояли фармацевтические компании, а затем присоединиться к академическим учреждениям. Многие из этих соединений стали клиническими агентами для лечения болезней, а некоторые используются даже сегодня. Их очарование привлекло внимание химиков-синтетиков второй половины двадцатого века и привело к крупным достижениям в области полного синтеза.Человеческие гормоны, такие как стероиды и эйкозаноиды (например, простагландины, тромбоксаны и лейкотриены), играли роль, аналогичную тем натуральным продуктам, полученным из растений и микробов, в стимулирующих и вдохновляющих молодых практиках, вступающих в эту область. Одним из этих практиков был американский химик Элиас Дж. Кори (ForMemRS), чей легендарный вклад во второй половине двадцатого века помог сформировать органический синтез в решающей форме. Его достижения включали введение теории ретросинтетического анализа, разработку нескольких новых синтетических методов, реагентов и катализаторов, а также полный синтез множества биологически активных веществ природного происхождения, включая несколько представителей классов простагландинов, лейкотриенов и макролидов, гинкголид B, майтанзин. и эктеинасцидин 743.Кори был удостоен Нобелевской премии по химии в 1990 г. «за развитие теории и методологии органического синтеза» [8–10].

Вторая половина двадцатого века стала свидетелем впечатляющих достижений в области новой синтетической методологии, которая подняла искусство органического синтеза на более высокий уровень элегантности, практичности и эффективности. Эти новые методы способствовали научным исследованиям, разработке продуктов и производству фармацевтических препаратов и других химических веществ тонкой очистки, приносящих пользу обществу.Среди наиболее мощных из этих полезных реакций – реакция Виттига для образования двойных углерод-углеродных связей, разработанная немецким химиком Георгом Виттигом, и реакция гидроборирования, разработанная американским химиком Гербертом С. Брауном. Браун и Виттиг разделили Нобелевскую премию по химии 1979 года «за разработку использования бор- и фосфорсодержащих соединений, соответственно, в важных реагентах в органическом синтезе». Вклад английского химика сэра Дерека Х. Р. Бартона (FRS) и норвежского химика Одда Хасселя в конформационный анализ сыграл важную роль в формировании нашего понимания молекулярной структуры, которая способствовала химической реакционной способности и селективности.Открытия Бартона вышли далеко за рамки стереохимии и охватили другие области органического синтеза, такие как реакции биомиметического окислительного сочетания и радикальная химия. Его новаторские исследования в последней области включали методы деоксигенации и оксигенации (активация / функционализация C-H), которые оказались очень полезными и вдохновляющими для химиков-синтетиков его и последующих поколений. Бартон и Хассель разделили Нобелевскую премию по химии 1969 года «за их вклад в развитие концепции конформации и ее применение в химии».Американский химик Гилберт Сторк (ForMemRS) и Альберт Эшенмозер внесли новаторский вклад в органический синтез, имеющий теоретическое и практическое значение. Таким образом, в 1955 году они независимо предложили так называемую гипотезу Аиста-Эшенмозера, согласно которой полиненасыщенные молекулы, содержащие все транс- олефиновые связи (например, оксид сквалена, биосинтетический предшественник стероидных гормонов), должны подвергаться стереоспецифической циклизации, чтобы обеспечить полициклическую систему всеми trans стереохимия кольцевого слияния (например,г. транс , транс , транс для даммаратиенола, продукта циклизации сквалена). Эта гипотеза была позже экспериментально подтверждена У. С. Джонсоном, который в 1971 г. осуществил первый биомиметический полный синтез прогестерона. Сторк внес несколько других плодотворных вкладов в органический синтез, включая стереоконтроль, каскадные радикальные реакции и полный синтез. Вклад Эшенмозера в органический синтез также впечатляет и включает реакции регио- и стереоконтроля, разработку методов, химию корринов и вышеупомянутый знаковый общий синтез витамина B ₁₂ .Другие важные реакции включают процессы образования фосфатных и амидных связей, открытые американским биохимиком индийского происхождения Х. Гобинд Хораной (ForMemRS; Нобелевская премия 1968 года по физиологии и медицине, совместно с американскими биохимиками Робертом У. Холли и Маршаллом У. Ниренбергом) и американским биохимиком. Р. Брюсу Меррифилду (Нобелевская премия по химии 1984 г.) за синтез олигонуклеотидов и пептидов соответственно. Тем временем каталитические асимметричные реакции окисления, восстановления и множества других важных процессов (Нобелевская премия по химии 2001 г. присуждена американскому химику К.Барри Шарплесс, японский химик Риодзи Нойори (ForMemRS) и американский химик Уильям С. Ноулз), реакции метатезиса (Нобелевская премия по химии 2005 г. присуждена американским химикам Роберту Х. Граббсу и Ричарду Р. Шроку (ForMemRS) и французскому химику Иву Шовену) за конструирование олефиновых связей, циклических структурных мотивов и полимеров, а также катализируемые палладием реакции перекрестного связывания углерод-углерод, образующие связи (Нобелевская премия по химии 2010 г. присуждена американскому химику Ричарду Ф. Хеку и японским химикам Эй-ичи Негиши и Акире Судзуки) ) изменил способ мышления химиков-синтетиков и их практического применения в своей науке.

Влияние органического синтеза на науку и технологии не ограничивается биологией и медициной. Он включает в себя множество других научных и технологических достижений и способствует их совершенствованию, размаху и охвату. Среди наиболее заметных областей, которые получили огромную пользу от применения органического синтеза, являются области молекулярного распознавания и супрамолекулярная химия, материаловедение, нанотехнологии и химическая биология. Действительно, вселенная соединений, синтезированных с помощью органического синтеза, естественного и спроектированного, очень велика и может быть почти бесконечной.Отражением прогресса, достигнутого в области органического синтеза в последние годы, являются многочисленные элегантные полные синтезы биологически и медицинских важных молекул, достигнутые в лабораториях по всему миру [11-15].

4. Стремление к общему синтезу

Выбор целевой молекулы из бесчисленного множества природных продуктов для полного синтеза специалистом в данной области техники зависит, помимо других критериев, от новизны ее молекулярной структуры, биологической активности и естественной редкости.Таким образом, некоторые химики-синтетики могут пожелать использовать структуру молекулы как возможность открыть и разработать новые реакции для неудовлетворенных потребностей в органическом синтезе, чтобы сконструировать ее необычные или чувствительные структурные мотивы. Другие могут быть заинтересованы в исследовании и разработке дефицитного биологически активного природного продукта или его разновидности в качестве биологического инструмента или фармацевтического лекарственного препарата-кандидата для разработки в качестве клинического агента для использования против болезни. И все же другие могут захотеть провести кампанию тотального синтеза для интеллектуального вызова и чистого волнения, которое он дает.К этим причинам следует добавить образование и подготовку молодых студентов и навыки решения проблем, которые они приобретают в ходе таких усилий, а также ценность фундаментальных открытий, которые часто делаются посредством логических рассуждений или интуитивной прозорливости.

Усилия в полном синтезе могут быть более или менее сложными в зависимости от сложности целевой молекулярной структуры. Простые и химически стабильные молекулы легче поддаются синтезу, чем молекулы со сложной и лабильной архитектурой.Однако сложность не всегда соответствует размеру, когда речь идет о молекулах и их конструкции. Таким образом, меньшая молекула с необычными связями атомов и структурными мотивами всегда более сложна для химиков-синтетиков, чем молекула, обладающая более крупной, но повторяющейся структурой, такой как полимер, полипептид или полинуклеотид.

Чем сложнее кажется полный синтез, тем больше у него возможностей открыть и изобрести новые синтетические стратегии и технологии.И чем выше важность биологии и медицины целевой молекулы, тем богаче будет урожай преимуществ и вознаграждений за усилия. Такие кампании часто превращаются в интересные химико-биологические исследования и программы открытия лекарств посредством молекулярного дизайна и синтеза аналогов натурального продукта. Выбранные молекулы-мишени, показанные на рисунке, – это лишь некоторые из тех, что были созданы в наших лабораториях за эти годы [16]. Случаи калихеамицина ( 1 ), таксола ( 2 ) и бреветоксина B ( 3 ) являются примерами всех усилий по синтезу, которые мы проводили, и будут рассмотрены ниже.

Отборные молекулы, синтезированные в авторских лабораториях.

5. Полный синтез калихеамицина

Калихеамицин ( 1 ,) – удивительная молекула, интрига которой проистекает не только из ее феноменальных цитотоксических свойств и потенциала в качестве противоракового агента, но также из ее потрясающей молекулярной архитектуры и увлекательного механизма действия. действие. На момент выделения из Micromonospora echinospora ssp. calichensis в 1980-х годах, ни его структура, ни механизм действия не были изучены.Особенно поразительными были 10-членные ендииновые, олигосахаридные и трисульфидные структурные мотивы молекулы калихеамицина, все три из которых участвуют в его механизме действия, который приводит к летальным двухцепочечным разрезам генетического материала (двойной спирали ДНК). Этот механизм можно сравнить с механизмом управляемой ракеты, в которой ендииновый фрагмент действует как взрывчатая нагрузка (генерирует реактивные бензоидные бирадикалы посредством циклоароматизации Бергмана), олигосахаридный домен как система доставки (связывание с малой бороздкой ДНК) и трисульфид устройство в качестве пускового устройства (инициирующее при активации реакцию циклоароматизации Бергмана).Со всеми этими изысканными функциями была подготовлена ​​почва для того, что, как мы ожидали, должно было стать захватывающим приключением, когда мы вступили в путь к полному синтезу калихеамицина в конце 1980-х годов. Действительно, с самого начала мы понятия не имели, сможем ли мы когда-нибудь добраться до места назначения, поскольку стоящие перед нами проблемы были огромными и непредсказуемыми из-за демонической сложности молекулы и ее потенциальной химической нестабильности.

Основные моменты полного синтеза калихеамицина: ( a ) в ретросинтетическом формате и ( b ) в прямом синтетическом формате.

Каким бы трудным и трудным ни был парус, он через 5 лет триумфально привел нас к калихеамицину, нашей молекулярной «Итаке». Самое главное, что мы прибыли туда гораздо мудрее и вполне довольные изобилием открытий и изобретений, которые собрали по пути. Эти награды пришли в виде новых синтетических методов и стратегий, разработанных аналогов калихеамицина, которые демонстрируют аналогичные биологические свойства, несмотря на их более простые структуры, и окончательного подтверждения изначально заданной структуры натурального продукта.Подробности нашего полного синтеза калихеамицина были опубликованы и рассмотрены на других форумах [17–19] и, следовательно, не будут рассматриваться здесь, кроме основных моментов, изображенных на. Как показано в a в ретросинтетическом формате, ряд разрывов стратегических связей позволил определить набор строительных блоков (например, 4 , 11 – 16 , b ), которые были построены, соединены и разработаны соответствующим образом до двух более крупных промежуточных продуктов, ендиинового фрагмента 10 и олигосахаридного фрагмента 17 .Затем эти два домена были соединены посредством реакции гликозидирования, чтобы получить весь каркас молекулы в требуемом пространственном расположении атомов. Затем это усовершенствованное промежуточное соединение было преобразовано в синтетический калихеамицин ( 1 ), идентичный во всех отношениях (энантиомерном, хроматографическом, спектроскопическом и масс-спектрометрическом) природному веществу. О втором синтезе калихеамицина сообщила группа Данишефски [20].

Комплексный синтез калихеамицина оказался удивительно богат фундаментальными и прикладными знаниями.Таким образом, были разработаны новые синтетические стратегии и технологии для конструирования беспрецедентных структурных мотивов молекулы, а также был разработан, синтезирован и протестирован ряд аналогов на их способность расщеплять двухцепочечную ДНК и убивать опухолевые клетки. В целом, наши синтетические исследования с калихеамицином создали основу, которая сформировала энедийную область противоопухолевых антибиотиков [21]. Эта область по-прежнему вызывает большой интерес как у ученых, так и у врачей, поскольку новые энедиины, естественные и спроектированные, появляются в природе и в лабораториях.

Одним из наиболее многообещающих новых выводов от природы является унциаламицин, дефицитный противоопухолевый антибиотик ендиин, недавно выделенный у морского существа. Наши первые полные синтезы унциламицина [22,23], которые привели к его полному структурному назначению, в настоящее время оптимизируются и используются в качестве средства для производства этого природного продукта и его аналогов в больших количествах, а также в качестве потенциальной полезной нагрузки для конъюгации с антителами. Такие конъюгаты антитело-лекарство (ADC) недавно были провозглашены потенциальными «волшебными пулями» для направленной химиотерапии рака [24].Первым препаратом ADC, одобренным для клинического использования в начале 1990-х годов, был гемтузумаб озогамицин (Mylotarg; Wyeth / Pfizer), конъюгат антитело-линкер-калихеамицин, направленный против острого миелоидного лейкоза. Хотя позже он был снят с продажи из-за проблем с эффективностью / безопасностью, Милотарг оказался вдохновляющим и перспективным. Сегодня на рынке есть как минимум два препарата ADC для химиотерапии рака: брентуксимаб ведотин (Adcetris; Seattle Genetics и Millennium / Takeda; против прогрессирующей лимфомы Ходжкина) и трастузумаб эмтанзин (Kadcyla; Genentech / Roche; против HER2-положительной груди на поздних стадиях. рак).Многие другие препараты-кандидаты ADC в настоящее время находятся на различных стадиях разработки [24].

6. Полный синтез таксола

Легендарные лечебные свойства таксола (паклитаксела) против рака совпадают с интригой его открытия и разработки в качестве противоракового препарата во второй половине двадцатого века. Первоначально выделенный из Taxus brevifolia (тис тихоокеанский) и структурно охарактеризованный в начале 1970-х годов, таксол оставался научной диковинкой до тех пор, пока его антимитотический механизм действия в качестве противоопухолевого агента не был признан в начале 1980-х годов.Последнее открытие дало импульс его клинической разработке, и в начале 1990-х он стал одобренным лекарством. Таксол в настоящее время является одним из наиболее эффективных и широко используемых противораковых препаратов для лечения различных видов рака, который назначают пациентам либо отдельно, либо в комбинации с другими лекарствами. Естественная нехватка молекулы в ее первоначальном источнике в сочетании с ожидаемым спросом на это лекарство вызвала срочность его лабораторного синтеза в 1980-х годах, который был расстроен из-за огромной сложности задачи из-за его молекулярной сложности.Действительно, в то время многочисленные группы по всему миру приступили к его полному синтезу, а другие по сей день продолжают интересоваться его структурой как синтетической мишени. Важность и привлекательность таксола не ускользнула от нас, и в начале 1990-х мы начали кампанию по его синтезу, которая завершилась первым опубликованным полным синтезом таксола в 1994 году [25].

Стратегия, разработанная для синтеза таксола, была основана на принципе конвергенции, означающем, что необходимо было определить, сконструировать и последовательно соединить ряд ключевых строительных блоков, а полученные промежуточные соединения выращивать и дорабатывать до конечной целевой молекулы.Изображенная в ретросинтетическом формате в a , эта стратегия определяла посредством указанных разрывов стратегических связей строительные блоки 22 , 27 и 32 ( b ). Эти промежуточные продукты были сконструированы, соединены и переработаны, как указано в b , посредством ряда ключевых реакций, обозначенных стрелками. Таким образом, два [4 + 2] циклоприсоединения (реакции Дильса – Альдера) были использованы для превращения исходных материалов 18 и 19 и 23 и 24 в циклогексеновые системы 21 и 26 через переходные состояния 20 и 25 соответственно.Каждый из этих процессов отличался разными причинами. Первый привел к ожидаемому (согласно правилам реакции Дильса-Альдера) региоизомеру, кольцу A ( 21 ), несмотря на серьезную стерическую скопление вокруг двух соседних тетразамещенных (четвертичных) углеродных центров в этом соединении. Второе [4 + 2] циклоприсоединение, ведущее при дальнейшей перегруппировке к кольцу C ( 26 ), было впечатляющим из-за региохимической исключительности, с которой оно протекало, вследствие временного связывания бора, которое правильно сориентировало два реагирующих партнера в пробел, как показано в 25 .Последующая разработка 21 и 26 предоставила необходимые строительные блоки 22 и 27 , соответственно. Связывание этих ключевых строительных блоков посредством реакции Шапиро стереоселективно привело к продукту 28 . Дальнейшая разработка последнего соединения дала бис-альдегид 29 , замыкание кольца которого в присутствии свежеобразованного металлического титана давало желаемую кольцевую систему ABC растущей молекулы 30 с помощью процесса, известного как реакция Макмерри.Это усовершенствованное промежуточное соединение затем подверглось дальнейшей обработке, что привело к соединению 31 , которое было селективно связано с β -лактамом 32 с получением после соответствующего снятия защиты синтетического таксола ( 1 ), идентичного во всех отношениях натуральный продукт. В последней реакции сочетания β -лактам служил суррогатом боковой цепи таксола, как и ожидалось из хорошо известной химии этого структурного мотива. Действительно, такая же реактивность проявляется в антибактериальном механизме действия пенициллина и других β -лактамных антибиотиков.Дальнейшие стратегические и экспериментальные детали нашего полного синтеза таксола можно найти в оригинальных публикациях и нескольких обзорах [19,25,26].

Основные моменты полного синтеза таксола: ( a ) в ретросинтетическом формате и ( b ) в прямом синтетическом формате.

Помимо нашего полного синтеза, Holton et al. Сообщили о ряде других элегантных полных синтезов таксола. [27], Данишефский и др. [28], Wender et al. [29], Mukaiyama et al. [30] и Kuwajima с соавторами [31]. В совокупности эти достижения продвинули искусство и науку об органическом синтезе, позволили разработать и синтезировать многочисленные аналоги таксола, а также облегчили биологические исследования и усилия по открытию лекарств в этой области, включая идентификацию биологических инструментов и кандидатов в лекарства. В дополнение к методологическим разработкам и содействию биологии и медицине, тотальный синтез таксола служил для демонстрации острого состояния искусства тотального синтеза в то время и вдохновлял на дальнейшие достижения в этой области.

7. Полный синтез бреветоксина B

Давно известный феномен «красного прилива», первый пример которого, возможно, упоминается в Библии, часто является причиной крупных катастроф, связанных с нанесением ущерба окружающей среде, массовой гибелью рыбы и отравлением людей. и другие живые существа в результате потребления морепродуктов. Двумя наиболее известными ядами, связанными с этими угрожающими явлениями, являются сильнодействующий нейротоксин бреветоксин B ( 3 ,) и его сестринская молекула бреветоксин A.

Основные моменты полного синтеза бреветоксина B: ( a ) в ретросинтетическом формате и ( b ) в прямом синтетическом формате.

Произведенный динофлагеллятом Karenia brevis , бреветоксин B ( 3 ) был выделен и структурно выяснен в 1981 году. Его молекулярная структура представляет собой потрясающе красивую совокупность атомов углерода, кислорода и водорода, расположенных точно в пространстве в виде лестницы. массив из 11 колец размером от шести до восьмичленных.Такие структуры были беспрецедентными в то время, и как таковые они послужили вызовом и вдохновением для химиков-синтетиков, чье стремление продвинуть свою науку к более высоким уровням сложности часто подпитывается открытиями новых структурных мотивов из природы. Действительно, это было нашей основной мотивацией при вступлении в кампанию полного синтеза бреветоксина B [32–34], а позже и родственного ему родственного бреветоксина A [19,35].

Потрясающая молекулярная структура бреветоксина B означала отсутствие подходящих методов для его создания, в частности, структурных единиц циклического эфира различных размеров.Такое положение дел потребовало поиска таких методов в качестве предварительного условия перед тем, как могла быть предпринята какая-либо серьезная попытка разработать стратегию синтеза молекулы. Этот поиск был плодотворным и привел к изобилию новых синтетических методов для создания циклических эфиров, общих структурных мотивов в природных и созданных молекулах, имеющих биологическое и медицинское значение. Эти синтетические технологии и стратегии были подробно описаны в предыдущих статьях и не будут здесь комментироваться, за исключением двух, которые сыграли решающую роль в синтезе бреветоксина B и других морских биотоксинов, подобных лестнице.Это регио- и стереоспецифическое внутримолекулярное раскрытие гидроксиэпоксидов, несущих олефиновую связь, смежную с эпоксидной углерод-кислородной связью, которая подвергается начальной нуклеофильной атаке с образованием тетрагидропирановых систем (структурные мотивы шестичленного циклического эфира), и гидроксидитиокетальная циклизация, ведущая к к оксоценовым системам (структурные мотивы восьмичленного циклического эфира).

Вооружившись нашими недавно разработанными синтетическими технологиями, мы смогли разработать успешную стратегию в отношении нашей целевой молекулы бреветоксина B [32,33], но не раньше, чем в тяжелой 12-летней одиссее, полной невообразимых приключений и волнений [34 ].суммирует разработанную синтетическую стратегию как в ретросинтетическом формате ( a ), который определил исходные материалы и ключевые строительные блоки, так и в прямом синтетическом направлении ( b ), который позволил соединить и разработать сконструированные строительные блоки для конечная целевая молекула.

Таким образом, как показано в b , полный синтез бреветоксина B начался с d-маннозы ( 34 ), легкодоступного исходного материала, который обеспечивает подходящую хиральность для достижения целевой молекулы в ее природной энантиомерной форме.Этот материал был переработан до гидроксиэпоксида 35 , который превосходно служил предшественником следующего желаемого промежуточного продукта, трициклической системы 36 , через катализируемое кислотой регио- и стереоселективное гидроксиэпоксидное раскрытие в соответствии с нашими специально разработанными условиями для образования тетрагидрофурана. как уже упоминалось выше. Последний затем был усовершенствован до альдегид дитиокетала 37 кольцевой системы IJK в ожидании связывания с более крупным фрагментом ABCDEFG ( 41 ), конструкция которого началась с 2-дезокси-d-рибозы ( 38 ), другой легко доступный исходный материал, обладающий правильной хиральностью для наших целей, и проходил через промежуточные соединения 39 и 40 .Продвинутые ключевые промежуточные соединения 37 и 41 затем были связаны посредством реакции Виттига с образованием гидроксидитиокеталя 42 , замыкание кольца которого под действием перхлората серебра привело сначала к этилтиооксоценовой системе 43 и, следовательно, посредством соответствующих химических превращений. в кольцевую систему ABCDEFGHIJK 44 , содержащую всю ундекациклическую кольцевую структуру бреветоксина B. Дальнейшая разработка последнего предшественника привела к получению синтетического бреветоксина B ( 3 ), идентичного во всех отношениях природному веществу.В 1995 г. сообщалось, что полный синтез бреветоксина B [33,34] сопровождался нашим полным синтезом бреветоксина A [35]. После нашей работы группы Наката и Ямамото выполнили второй и третий полный синтез бреветоксина B соответственно [36,37], в то время как группа Crimmins достигла второго полного синтеза бреветоксина A [38].

Проект бреветоксина B оказался восхитительно обогащающим знания и предложение этого дефицитного биотоксина. Что наиболее важно, это подготовило почву для дальнейших успехов в области морских нейротоксинов, подобных лестнице, семейство которых в настоящее время насчитывает более 50 членов и продолжает расти.Помимо бреветоксинов B и A, несколько других членов этого класса были получены целым рядом групп посредством полного синтеза, включая гемибреветоксин, сигуатоксин 3C, гамбиерол, гимнозин A, бреверал и азаспирациды. Эти работы были рассмотрены Nicolaou et al. [39]. Кроме того, были синтезированы большие фрагменты маитотоксина (см. Молекулярную структуру), крупнейшего члена семейства морских биотоксинов, похожего на лестницу [40].

Молекулярные структуры маитотоксина и мочевины.

8. Перспективы на будущее

С момента своего создания в 1828 году органический синтез шел на марше, поднимаясь на новый уровень эффективности и достигая с точки зрения молекулярной сложности и разнообразия [16,41]. Его приложения были столь же впечатляющими и продолжают расширяться в новых областях, тем самым увеличивая свое влияние на науку и общество. Таким образом, из крошечной молекулы мочевины (CH ₄ N ₂ O, см.), Содержащей один атом углерода и не имеющую стереогенного участка, химики-органики нашего времени осмеливаются попытаться синтезировать гигантские молекулы, такие как молекула маитотоксина. (C ₁₆₄ H ₂₅₆ O ₆₈ S ₂ Na ₂ , см.), Крупнейший вторичный метаболит, открытый к настоящему времени вдали от природы, содержащий 164 атома углерода и 99 сайтов стереоизомерии [40].А из красок и фармацевтических препаратов органический синтез стал основой для целого нового поколения научных исследований и отраслей, включая полимеры и пластмассы. Усилия по полному синтезу предоставили многочисленные, более или менее сложные биологически активные молекулы (природные или разработанные) для биологических и фармацевтических исследований. Другие усилия по синтезу сделали доступные биомолекулы, такие как нуклеиновые кислоты, белки и полисахариды, и их более мелкие родственники олигонуклеотиды, пептиды и углеводы.Тонкие химические вещества, используемые в качестве топлива, пестицидов и гербицидов, диагностических и медицинских устройств, витаминов, парфюмерии, косметики, тканей и всех видов высокотехнологичных материалов, используемых в телевизорах, компьютерах и других информационных технологиях, а также транспортных и космических машинах, также являются продуктами органический синтез.

Последние применения стали возможными только благодаря достижениям в области органического синтеза. Поэтому чрезвычайно важно продолжать развивать эту дисциплину ради нее самой и постоянно придумывать новые области для ее применения.Первая цель находится в умах и руках практиков органического синтеза, тех, кто посвящает свои усилия открытию и изобретению новых синтетических реакций, методов и стратегий. Действительно, их творчество и воображение уже нацелены на новые направления и амбициозные цели. Среди них каскадные реакции, активация / функционализация C − H, стратегии биомиметического синтеза, новые металл- и органокаталитические реакции и зеленая химия. В идеале конечной целью практиков органического синтеза должно быть стремление поднять свое искусство и науку до стандартов природы и за ее пределами с точки зрения эффективности, практичности и элегантности.

Последняя цель – разумное применение силы органического синтеза на благо других дисциплин и общества – лучше всего может быть достигнута с помощью изобретательности и воображения тех же самых практиков искусства синтеза или других ученых и инженеров, чьи потребности могут быть выполнены с помощью средств органического синтеза. Однако наиболее эффективным способом создания новых приложений и продуктов являются многопрофильные и трансдисциплинарные исследовательские программы с участием ученых из разных дисциплин и с совпадающими и дополняющими друг друга знаниями.Прекрасным примером такого сотрудничества является то, что в настоящее время практикуется среди химиков, биологов и клиницистов в процессе открытия и разработки лекарств. По мере того как этот процесс будет привлекать все больше академиков, ожидается, что появятся новые парадигмы, которые будут включать, помимо химиков, биологов и клиницистов, других специалистов, таких как вычислительные эксперты, биоинформатики, инженеры и логики, среди прочих. Их совместные и интегрированные усилия должны привести к совершенствованию практики открытия и разработки лекарств с более высокой производительностью, более низкой стоимостью и более высокими шансами на успех в клинике для кандидатов на лекарства.Тем временем активизируются другие аналогичные трансдисциплинарные программы, включая совместные исследования химиков, физиков и материаловедов в области нанотехнологий. Кроме того, можно представить себе несколько других грандиозных проблем, решения которых можно получить с помощью органического синтеза. Эти проблемы включают производство продуктов питания, источники энергии и защиту окружающей среды с помощью зеленой химии и других средств.

Я искренне надеюсь, что с этой краткой перспективой мне удалось, по крайней мере частично, объяснить сущность, цель и социальное воздействие органического синтеза более широким кругам читателей этого журнала Королевского общества.Прогресс, достигнутый в этой области за почти двухвековую историю, впечатляет, но, учитывая ошеломляющую молекулярную сложность и разнообразие молекул, которые природа может синтезировать с такой восхитительной элегантностью и эффективностью, мы должны признать, что наше мастерство и мастерство в этом искусстве в значительной степени неадекватный. Нам остается только гадать, что основатель органического синтеза Фридрих Велер подумал бы о его прогрессе, нынешнем состоянии дел и перспективах на будущее. Я подозреваю, что, хотя он был бы счастлив и доволен, он бы побуждал нас продолжать стремиться к более высоким уровням изощренности и к новым пастбищам в поисках дальнейших открытий и приложений нового и старого.

Благодарности

Моя искренняя благодарность и глубокая признательность моим многочисленным студентам, чьи совместные усилия привели к достижениям, описанным в этой статье, и чьи имена можно найти в приведенных ниже ссылках и цитируемых там статьях. Я также хочу выразить благодарность различным агентствам, компаниям и благотворителям, имена которых можно найти в оригинальных публикациях, за поддержку наших исследовательских программ на протяжении многих лет. И последнее, но не менее важное: я признателен своим учителям и наставникам за их постоянное руководство и вдохновение, а также моей жене Джорджет, моей дочери Колетт, моим сыновьям Алексу, Кристоферу и П.J. и моему внуку Николасу за их постоянную поддержку и безоговорочную любовь.

Отчет о финансировании

Эта работа частично поддержана Национальным институтом здравоохранения США, Институтом химической биологии Скаггса и Техасским научно-исследовательским институтом профилактики рака (CPRIT).

Профиль автора

К. К. Николау получил степень бакалавра наук в Бедфорд-колледже и докторскую степень в Университетском колледже Лондонского университета под руководством Питера Гарратта и Франца Сондхаймера (ФРС).Впоследствии он проводил исследования в качестве постдокторанта в Колумбийском и Гарвардском университетах под руководством Томаса Дж. Каца и Э. Дж. Кори соответственно. Во время своей независимой карьеры он работал в Пенсильванском университете, Исследовательском институте Скриппса, Калифорнийском университете в Сан-Диего, а в настоящее время – в Университете Райса, где он является профессором химии Гарри К. и Ольги К. Визс. С 2004 по 2010 год он занимал должность директора Лаборатории химического синтеза, основателем которой он был, в A * STAR, Сингапур.Его исследовательская деятельность сосредоточена на открытии и разработке новых синтетических стратегий и технологий, а также их приложений для полного синтеза природных и созданных молекул, имеющих биологическое и медицинское значение. К. К. Николау был избран иностранным членом Королевского общества в 2013 году.

Список литературы

2. Николау К.С., Монтаньон Т. 2008 г. Молекулы, изменившие мир. Вайнхайм, Германия: издатели Wiley-VCH [Google Scholar] 3. Rocke AJ. 1984 г. Химический атомизм в девятнадцатом веке: от Дальтона до Канниццаро.Колумбус, Огайо: Издательство государственного университета Огайо [Google Scholar] 5. Полинг Л. 1939 г. Природа химической связи. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Издательство Корнельского университета [Google Scholar] 6. Бенфей OT, Моррис PJT. 2001 г. Роберт Бернс Вудворд. Филадельфия, Пенсильвания: Фонд химического наследия [Google Scholar] 7. Эшенмозер А. 2011 г. Этиология потенциально первичных биомолекулярных структур: от витамина B ₁₂ до нуклеиновых кислот и исследование химии происхождения жизни: ретроспектива. Энгью. Chem.Int. Эд. 50, 12 412–12 472 (doi: 10.1002 / anie.201103672) [PubMed] [Google Scholar] 8. Кори EJ, Cheng X-M. 1989 г. Логика химического синтеза. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Wiley [Google Scholar] 9. Кори Э.Дж., Чако Б., Кюрти Л. 2007 г. Молекулы и медицина. Вайнхайм, Германия: Wiley [Google Scholar] 10. Кори Э.Дж., Кюрти Л. 2010 г. Энантиоселективный химический синтез. Maylene, AL: Direct [Google Scholar] 11. Николау К.С., Соренсен Э.Дж. 1996 г. Классика в полном синтезе. Вайнхайм, Германия: VCH Publishers [Google Scholar] 12.Николау К.С., Снайдер С.А. 2003 г. Классика в полном синтезе II. Вайнхайм, Германия: издательство Wiley-VCH [Google Scholar] 13. Николау KC, Chen JS. 2011 г. Классика в полном синтезе III. Вайнхайм, Германия: издательство Wiley-VCH [Google Scholar] 14. Николау К.С., Нилевски К. Под давлением. Органический синтез. В «Открытиях в современной науке: исследования, изобретения, технологии» (ред. Трефил Дж.). Вудбридж, Коннектикут: Справочник Macmillan, США [Google Scholar] 15. Николау К.С., Хейл ЦРБ. Под давлением. Стремление к тотальному синтезу и его влияние на химию, биологию и медицину.Nat. Sci. Преподобный [Google Scholar] 17. Николау К.С., Хаммел К.В., Пицинос Э.Н., Накада М., Смит А.Л., Шибаяма К., Саймото Х. 1992 г. Полный синтез калихеамицина γ ₁ ^I . Варенье. Chem. Soc. 114, 10082–10084 (doi: 10.1021 / ja00051a063) [Google Scholar] 20. Hitchcock SA, Boyer SH, Chu-Moyer MY, Olson SH, Danishefsky SJ. 1994 г. Конвергентный полный синтез калихеамицина γ ₁ ^I . Энгью. Chem. Int. Эд. Англ. 33, 858–862 (doi: 10.1002 / anie199408581) [Google Scholar] 23.Николау К.С., Чен Дж.С., Чжан Х., Монтеро А. 2008 г. Асимметричный синтез и биологические свойства унициаламицина и 26-эпиунциаламицина. Энгью. Chem. Int. Эд. 47, 185–189 (doi: 10.1002 / anie.200704577) [PubMed] [Google Scholar] 29. Wender PA, et al. 1997 г. Путь пинена к таксанам. 6. Краткий стереоконтролируемый синтез таксола. Варенье. Chem. Soc. 119, 2757–2758 (doi: 10.1021 / ja963539z) [Google Scholar] 30. Мукайяма Т., Шиина И., Ивадаре Х., Сако Х., Тани Й., Хасэгава М., Сайто К. 1997 г. Асимметричный полный синтез таксола.Proc. Jpn. Акад. B 73, 95–100 (DOI: 10.2183 / pjab.73.95) [Google Scholar] 31. Морихира К., Хара Р., Кавахара С., Нисимори Т., Накамура Н., Кусама Х., Куваджима И. 1998 г. Энантиоселективный тотальный синтез таксола. Варенье. Chem. Soc. 120, 12 980–12 981 (DOI: 10.1021 / ja9824932) [Google Scholar] 32. Николау К.С., Теодоракис Э.А., Рутес ФПЯТ, Тибес Дж., Сато М., Унтерстеллер Э., Сяо X-Y. 1995 г. Полный синтез бреветоксина B. I. Каркас CDEFG. Варенье. Chem. Soc. 117, 1171–1172 (DOI: 10.1021 / ja00108a051) [Google Scholar] 33.Николау К.С., Рутес ФПЯТ, Теодоракис Э.А., Тибес Дж., Сато М., Унтерстеллер Э. 1995 г. Общий синтез бреветоксина B. II.