Giải Nobel hóa học 2022 được trao cho Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal và K. Barry Sharpless cho sự phát triển của họ về hóa học click (click chemistry) và hóa học sinh trực giao (bioorthogonal chemistry).
Đôi nét
Kể từ khi hóa học hiện đại ra đời vào thế kỷ XVIII, nhiều nhà hóa học đã sử dụng thiên nhiên như hình mẫu của họ. Bản thân sự sống là bằng chứng cuối cùng về khả năng tối cao của tự nhiên trong việc tạo ra sự phức tạp của hóa học.
Các cấu trúc phân tử tuyệt vời được tìm thấy trong thực vật, vi sinh vật và động vật đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu cố gắng tạo ra các phân tử giống nhau một cách nhân tạo. Bắt chước các phân tử tự nhiên cũng thường là một phần quan trọng trong quá trình phát triển dược phẩm, bởi vì nhiều trong số họ đã được lấy cảm hứng từ các chất tự nhiên.
Hàng thế kỷ kiến thức tích lũy về hóa học đã chứng minh giá trị của nó. Sử dụng tinh vi các công cụ mà họ đã phát triển, các nhà hóa học giờ đây có thể tạo ra những phân tử đáng kinh ngạc nhất trong phòng thí nghiệm của họ. Tuy nhiên, một vấn đề đầy thách thức là các phân tử phức tạp phải được xây dựng theo nhiều bước, với mỗi bước tạo ra các sản phẩm phụ không mong muốn – đôi khi nhiều hơn và đôi khi ít hơn.
Các sản phẩm phụ này phải được loại bỏ trước khi quá trình có thể tiếp tục và, đối với các công trình đòi hỏi, việc mất vật chất có thể tuyệt vời đến mức hầu như không còn lại gì. Các nhà hóa học thường đạt được những mục tiêu đầy thách thức của họ, nhưng con đường ở đó có thể vừa tốn thời gian vừa tốn kém. Giải Nobel Hóa học 2022 là về việc tìm ra các lý tưởng hóa học mới và để tính đơn giản và chức năng được ưu tiên.
Công trình đột phá
Barry Sharpless đưa ra khái niệm hóa học “click” vào năm 2001; ý tưởng về các phản ứng gắn kết các khối xây dựng phân tử nhỏ với nhau một cách hiệu quả bằng cách sử dụng các điều kiện phản ứng dễ dàng đạt được, tránh các sản phẩm phụ không mong muốn.
Một cách độc lập, Barry Sharpless và Morten Meldal đã phát triển phản ứng “click” đầu tiên: phản ứng trong đó một azide được thêm vào một alkyne với chất xúc tác đồng (Cu). Hai thuốc thử kết hợp với nhau tạo thành một sản phẩm vòng (cycle) duy nhất, với chất xúc tác là đồng làm cho phản ứng xảy ra nhanh chóng và có tính chọn lọc. Các nhà hóa học có thể thêm các nhóm hữu ích vào azide và alkyne để thay đổi sản phẩm được tạo thành từ phản ứng.
Carrolyn Bertozzi đã đưa ra khái niệm về hóa học sinh trực giao – các phản ứng hóa học xảy ra trong tế bào mà không ảnh hưởng đến hóa học bình thướng của chúng – vào năm 2003. Đồng là chát độc đối với tế bào sống, vì vậy bà đã sửa đổi phản ứng “click” để tạo ra phiên bản không có đồng. Bà đã sử dụng phản ứng này để theo dõi các phân tử gọi là glycans trên bề mặt tế bào mà bà đã nghiên cứu từ đầu những năm 1990.
Tại sao nghiên cứu những vấn đề này?
Các phản ứng hóa học “click” bổ sung đã được phát triển, hữu ích trong việc tổng hợp các loại thuốc mới. Phản ứng sinh học cho phép các nhà nghiên cứu nghiên cứu các phẩn tử sinh học giúp xác định mục tiêu của các loại thuốc mới, đồng thời cũng đang được thử nghiệm để tạo ra các kháng thể có thể “click” để nhắm vào các khối u ung thư.
Tham khảo Nobel prize và Compound Interest.
Thông tin thêm
Carolyn R. Bertozzi, sinh năm 1966 tại Mỹ. Tiến sĩ năm 1993 tại UC Berkeley, CA, Hoa Kỳ. Anne T. và Robert M. Bass Giáo sư tại Đại học Stanford, CA, Hoa Kỳ.
Morten Meldal, sinh năm 1954 tại Đan Mạch. Tiến sĩ 1986 tại Đại học Kỹ thuật Đan Mạch, Lyngby, Đan Mạch. Giáo sư tại Đại học Copenhagen, Đan Mạch.
K. Barry Sharpless, sinh năm 1941 tại Philadelphia, PA, Hoa Kỳ. Tiến sĩ năm 1968 tại Đại học Stanford, CA, Hoa Kỳ. WM Keck Giáo sư tại Scripps Research, La Jolla, CA, Hoa Kỳ.
