Katalog

www.iku.edu.tr TC JSJANBUL KÜLTÜR ÜNİVERSİTESİ BİLİMKÜLTÜRVEEĞİTİM Organik sentezlerde Karbon atomlarının yeni buluşma noktası: Palladyum katalizör Karmaşık kimyasallara duyulan gereksinim giderek artmaktadır. Insanlık, kanseri tedavi edebilecekyeni ilaçlar istemekte, öldürücü virüslere karşı aşı geliştirilmesini beklemektedir. Elektronik endiistrisi ışık yayabilen organik maddeleri araştırmakta, tarım endüstrisi tahılları zararlılardan koruyabilecek zararsız maddelere ihtiyaç duymaktadır. Bu istekleri önemli ölçüde yerine getirebilecek çeşitli kimyasalların sentezine olanaksağlayanyöntemlerüzerinde 1968'den beri çatışmakta olan Richard F. Heck (ABD), Eiichi Negishi (Japonya), Akira Suzuki (Japonya) 2010 yıll Nobel Kİmya Ödülünü aldl. Doç.Dr. NihalSarıer (Istanbul Kültür Üniversitesi) Palladyum: Karbon atomlannın buluşma k Bilmdiği gibi Karbon atomu kcndisi gibi Karbon atomları ile ya da Hidrojen, Oksijen, Azot başta olmak üzere farklı elementlerin atomları ile kolayca bağ yapma özelliğine sahiptir. Atom numarası altı olan Karbon'un çekirdeğinde altı protonu, çekirdek dışındaki yörüngclerde dönen altı elektronu bulunur. Bu elektronlardan en dış yörüngede bulunan dört elektron , diğer atomların elektronlan ile ikili ortaklıklar kurarak toplam dört bağ yapabilir (bkz. Şekil 1) Canlı Hidrojenden Karbondan gelen varhklann tegelen ve Karbon ve Karbon ile mclini oluşile Hidrojenin Hidrojenin turan uzun ortaklaşa ortaklaşa kullandikları kullandıkları :incirli proteelektron elektron in moleküllerinden sentctik olarak üretilen polimerlere kadar pek çok uzun zincirli ya da karmaşık organik molekül, varlığmı Karbon atoŞekil 1. Karbon atomunu dört değerlik munun çevelektronunun, komşu Hidrojen atomlarının r e s i n d e k i birer değerlik elektronu ile ortaklaşa a t o m 1 a r1a kullanıldığı metan(CH4) molekülü. dört bağ yapabilmesine bcırçludur. Öte yandan, Karbon bileşiklerinin pek çoğu kararlı halde bulunur. Çeşitli karbon bileşikleri arasmda organik tcpkimelcrin başlatılabilmesi için katalizör adı verilen madddelere gereksinim duyulmaktadır. Büyük organik moleküllcrin ha:ırlanmasında, katalizör olarak kimyasal bileşikler kullanıldığında, bu katalizörler işlem sırasında kcndilcri de tepkimeye ginnekte, istenmeyen canlılara zararlı yan ürünlerin oluşmasına neden olmakta, ya da nihai ürünün saf olarak elde edilmesini engellcmektedir. Periyodik Çizelge'nin 46 numaralı elementi Palladyum (Pd), alt komşusu Platin (Pt) gibi kimyasal tepkimeye girme cğilimt çok fazla olmayan, bu nedenle soy metal olarak adlandırılan bir clement. Pd'un bilcşik halindeki katalizörler yerine kullanılması için araştırmalar 1950 lerde başlamış, engellediği, cnfeksiyonlarda iyileştirici etkisi olduğu, deneysel ortamda kanser hücrelerinin büyümesini engellediği görüldü. Yaygın olarak kullanılan antikarsinojen Taxol isimli ilaçla benzer etkilere sahip olduğu bclirlendi. Büyük miktarda süngere zarar vermek pahasına dcniz dibinden çıkarılan çok az miktarda "Discodermolide" ile ilgili araştırmalar bu noktada son bulmak durumundaydı. Ancak, Richard F. Heck'in Palladyum elementini katalizör olarak kullandığı çapraz bağlaşım tcpkimeleri sayesinde, bilim insanları yapay olarak "Discodermolide" üretmeyi başardılar. "Discodermolide" ve benzerlerinin kanser ya da bulaşıcı hastalıkları tedavi amacı ile kullanılıp kullanılamayacağmı, sürdürülmekte olan araştırma çalışmalarının sonuçlan belirleyecek. Heck, Negishi ve Suziki tepkimelcri yoluyla üretilecek olan yeni dev organik moleküller tıp ve elektronik başta olmak üzere pek çok alanda çığır açabilen uygulamalara olanak sağlayacak. Richard F. Heck 1968'de yaymladığı çalışmasında farklı moleküllere ait karbon atomlarının Pd yüzeyinde yüzey ile tepkimcyc girmeden çapraz bağlaşım mekanizması ile kolayca bağlandığını göstemüştir. Bu yöntemi kullanarak, ömeğin yaygın bir ambalaj malzemesi olan polisitreni saf olarak elde etmeyi başarmıştır. Dört yıl sonra Pd ile katalizlenen bir çapraz bağlaşım tepkimesi ile iki Karbon atomu arasmda yanlızca bir elektron çiftinin ortaklaşa kullanıldığı KarbonKarbon tekli bağı oluşturmayı başardı. Palladyum: Karbon atomlan için buluşma noktası Böylcce ateş düşürücü (naproxen) ya da astım ilacı (montelukast) olarak kulJ1) Elektron ihtiyacı olan C, zengin bir lanılan ilaçlann büyük ölçekte üretimini elektron kaynağı olan Pd'a kolayca bağlanır sağladı. Bu tepkimeler bugün Heck tepkirncsi olarak tanınmaktadır. I 2) Pd atomu oluşan elektron eksikliğini Daha sonra, 1977'de Eiichi Negishi gidermek üzere çinko (Zn) dan elektron' vc 1979'da Akira Suzuki, Heck tepkialan ikinci bir C atomu ile bağlanır melerinde Palladyum ile birlikte 1 I Çinko(Zn) yerine Magnezyum (Mg) ve Bor(B) elementlcrini de kullandılar. Bu ( Karbon değişiklik sayesinde pek çok yeni mo13) Pd un yüzeyine tutunan iki j f i i H i d r o ı° n \JJjJ Palladyunı C atomu karşı karşıya lekül ürettiler, büyük ölçeklerde orga<j) lyot | geldiğinde birbirlenne daha nik madde üretimine olanak sağladılar. | fazla ilgi duyarak CC bağı Q Çinko Bu tepkimeler, Negishi tepkimesi oluşturur » » * ' ve Suziki tepkimesi olarak anılmaktaçok orta az dır. Örneğin, Suzuki tepkimesi ile taelektron yoğunluğu rımda tahıl ve bitkilere zarar veren çeşitli mantarların yayılmasını engelleyen kimyasallar binlerce ton üretilebilDurin duııiz süngeri 4) Karbon atomları bağ Dlscodermla dluoluto mektedir. yapınca, Pd serbest kalarak yeni C atomlarma ev sahipliği Kimyacılar ve yapar, sepkime sürer gider biyokimyacılar için yeni & ı A biraraç 1980 lerin sonunda, Karaib Dcnizinde dalgıçlar 153 metre dcrinlikte yaşıyan yeni bir sünger türü buldular. Discodermia dissoluta olarak adlandırılan bu tür, duyu organları olmadığı haldc salgıladığı zehirli bir kimyasal sayesinde (Discodermolide) KaYnak:http^/nobelprize.orpynobelprizes/chemistry/laureates/201u7info.htınl düşmanlarından korunuyordu. Daha sonra yapılan laboratuvar çalışmalannda, Discodermia dissoluta ve derin sularda Kaynak: yaşayan diğer sünger türlerinin salgıladıkları bu büyük Tlıe Nobel Prizc in Chemistry 2010: http://nobelprikimyasal moleküllerin virütik ve bakteriyolojik faaliyetleri ze.org/nobelprizes/chemistry/laureates/2010/prcss.html OD O