Химия в один клик
В чём важность работы новых нобелевских лауреатов по химии и могли ли быть среди них российские учёные – обсудили с Павлом Постниковым, доктором химических наук и доцентом Томского политеха.
Нобелевский комитет объявил лауреатами премии по химии 2022 года трёх учёных: Барри Шарплесса, Мортена Мелдала и Каролин Бертоцци. В заявлении комитета говорится, что Шарплесс и Мелдал заложили основу нового направления в химии — «клик-химии», а Каролин Бертоцци вывела клик-химию на новый уровень, разработав концепцию биоортогональных реакций. О том, что такое клик-химия, чем она отличается от других «химий», почему за этим методом большое будущее и какие есть отечественные разработки в этой области, рассказывает Павел Постников, доктор химических наук, доцент Томского политехнического университета.— Павел, в чём, на ваш взгляд, главная ценность нынешней Нобелевской премии по химии?
— Ответ на этот вопрос очень простой: Нобелевская премия была дана за разработку методов, которые позволяют соединить классический органический синтез с биохимией. Как химики-органики мы привыкли к тому, что процессы превращений органических веществ идут долгое время и при повышенных температурах. Ценность биортогональных, как они называются, подходов в том, что мы можем использовать методы привычной нам органической химии для модификации биологических молекул. Иначе говоря, эта премия была дана за объединение этих подходов в очень простом и эффективном исполнении.
— Теперь станет проще синтезировать новые лекарства?
— В том числе. Можно сказать, что лауреатами был предложен метод соединения двух молекул в единое целое в ходе простой реакции, и теперь мы, как из кубиков Лего, можем собирать нужные нам лекарства. Например, это могут быть производные биологических молекул, когда мы к стандартному белку, который, возможно, продуцируется человеческим организмом, можем легко прикрепить фрагмент, который будет отвечать за диагностические или терапевтические свойства молекулы, или и то, и другое сразу — сейчас это называют тераностическими подходами. Разработанные методы позволяют реализовать подобный процесс легко и элегантно.
— Слышала, что четвёртым нобелевским лауреатом должен был стать наш соотечественник, выпускник Нижегородского университета Валерий Фокин. Так ли это?
— Это чистая правда. У истоков одной из самых важных реакций для данного вида химии действительно стоял Валерий Фокин, который впервые провёл медь-катализируемую реакцию циклоприсоединения алкинов и азидов. Когда говорят о клик-химии, то в первую очередь имеют в виду именно эту реакцию.
— Он же и придумал термин «клик-химия»?
— Сам термин был придуман Барри Шарплессом, но реакцию они сделали вместе буквально год спустя после ключевой публикации, представившей концепцию клик-химии. Мы все считаем, что Валерий Фокин должен был стать четвёртым Нобелевским лауреатом, и это было бы справедливо с точки зрения истории вопроса. Однако этот факт нисколько не умаляет достижений трёх остальных химиков.
— С того времени сильно продвинулась клик-химия?
— После того как была разработана эта реакция, множество химиков стали её либо использовать, либо, как в нашем варианте, придумывать новые варианты условий её осуществления. В частности, в нашей лаборатории был разработан новый способ проведения азид-алкинового циклоприсоединения, где был успешно применён цинк, и совсем недавно мы разработали метод, который позволяет проводить эту реакцию на поверхности наночастиц под действием видимого света.
— А что это даёт?
— Мы стараемся применить эти методы для получения новых функциональных наноматериалов, включая гибридные материалы. И такие материалы у нас уже существуют. Год назад вышла статья, где мы показали интересный эффект, когда созданные нами условия позволяют проводить клик-реакции на поверхности наночастиц или плёнок золота без добавок металлов и при пониженных температурах. Суть метода заключается в использовании так называемой плазмонной активации молекул. Мы считаем, что этот метод будет очень востребован для получения гибридных материалов, содержащих наночастицы, например, золота, и биомолекулы, так как он способен работать при температурах ниже нуля.
— Плазмонная активация — это ваша оригинальная разработка?
— Оригинальность наших исследований лежит в совмещении подходов органической, физической химии, химии поверхности и физики твёрдого тела. Один из наших больших проектов посвящён исследованию феномена плазмонного инициирования различных реакций. В том числе, мы работаем с плазмонным инициированием и реакций клик-химии. Более того, плазмонный катализ, зачастую, позволяет проводить обычные органические реакции в методологии той самой клик-химии. Например, некоторые реакции, проходящие при 120⁰ С в обычных условиях, успешно реализуются при комнатной температуре просто под действием солнечного света.
