Katalog

Organik sentezlerde Karbon atomlarının yeni buluşma noktası: Palladyum katalizör Karmaşık kimyasallara duyulan gereksinim giderek artmaktadır. İnsanlık, kanseri tedavi edebilecek yeni ilaçlar istemekte, öldürücü virüslere karşı aşı geliştirilmesini beklemektedir. Elektronik endüstrisi ışık yayabilen organik maddeleri araştırmakta, tarım endüstrisi tahılları zararlılardan koruyabilecek zararsız maddelere ihtiyaç duymaktadır. Bu istekleri önemli ölçüde yerine getirebilecek çeşitli kimyasalların sentezine olanak sağlayan yöntemler üzerinde 1968’den beri çalışmakta olan Richard F. Heck (ABD), Eiichi Negishi (Japonya), Akira Suzuki (Japonya) 2010 yılı Nobel Kimya Ödülünü aldı. Doç.Dr. Nihal Sarıer (İstanbul Kültür Üniversitesi) Palladyum: Karbon atomlarının buluşma noktası. Bilindiği gibi Karbon atomu kendisi 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 yörüngelerde dönen altı elektronu bulunur. Bu elektronlardan en dış yörüngede bulunan dört elektron , diğer atomların elektronları ile ikili ortaklıklar kurarak toplam dört bağ yapabilir (bkz. Şekil 1) Canlı varlıkların teHidrojenden Karbondan gelen H gelen ve Karbon ve Karbon ile melini oluşile Hidrojenin Hidrojenin turan uzun ortaklaşa ortaklaşa kullandıkları kullandıkları zincirli proteelektron elektron in moleküllerinden senteC H H tik olarak üretilen polimerlere kadar pek çok uzun zincirli ya da H karmaşık organik molekül, varlığını Karbon atoŞekil 1. Karbon atomunu dört değerlik munun çevelektronunun, komşu Hidrojen atomlarının resindeki birer değerlik elektronu ile ortaklaşa atomlarla kullanıldığı metan(CH4) molekülü. dört bağ yapabilmesine borçludur. Öte yandan, Karbon bileşiklerinin pek çoğu kararlı halde bulunur. Çeşitli karbon bileşikleri arasında organik tepkimelerin başlatılabilmesi için katalizör adı verilen madddelere gereksinim duyulmaktadır. Büyük organik moleküllerin hazırlanmasında, katalizör olarak kimyasal bileşikler kullanıldığında, bu katalizörler işlem sırasında kendileri de tepkimeye girmekte, istenmeyen canlılara zararlı yan ürünlerin oluşmasına neden olmakta, ya da nihai ürünün saf olarak elde edilmesini engellemektedir. Periyodik Çizelge’nin 46 numaralı elementi Palladyum (Pd), alt komşusu Platin (Pt) gibi kimyasal tepkimeye girme eğilimi çok fazla olmayan, bu nedenle soy metal olarak adlandırılan bir element. Pd’un bileşik halindeki katalizörler yerine kullanılması için araştırmalar 1950 lerde başlamış, CBT 1236 / 14 26 Kasım 2010 Richard F. Heck 1968’de yayınladığı çalışmasında farklı moleküllere ait karbon atomlarının Pd yüzeyinde yüzey ile tepkimeye girmeden çapraz bağlaşım mekanizması ile kolayca bağlandığını göstermiştir. Bu yöntemi kullanarak, örneğin 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 arasında yanlızca bir elektron çiftinin ortaklaşa kullanıldığı KarbonKarbon tekli bağı oluşturmayı başardı. Palladyum: Karbon atomları için buluşma noktası Böylece ateş düşürücü (naproxen) ya da astım ilacı (montelukast) olarak kul1) Elektron ihtiyacı olan C, zengin bir lanılan ilaçların büyük ölçekte üretimini elektron kaynağı olan Pd’a kolayca bağlanır sağladı. Bu tepkimeler bugün Heck tepkimesi olarak tanınmaktadır. 2) Pd atomu oluşan elektron eksikliğini Daha sonra, 1977’de Eiichi Negishi gidermek üzere çinko (Zn) dan elektron ve 1979’da Akira Suzuki, Heck tepkialan ikinci bir C atomu ile bağlanır melerinde Palladyum ile birlikte Çinko(Zn) yerine Magnezyum (Mg) ve Bor(B) elementlerini de kullandılar. Bu Karbon Hidrojen değişiklik sayesinde pek çok yeni mo3) Pd un yüzeyine tutunan iki Palladyum C atomu karşı karşıya lekül ürettiler, büyük ölçeklerde orgaİyot geldiğinde birbirlerine daha nik madde üretimine olanak sağladılar. fazla ilgi duyarak CC bağı 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 üretilebilDerin deniz süngeri 4) Karbon atomları bağ Discodermia dissoluta mektedir. yapınca, Pd serbest kalarak engellediği, enfeksiyonlarda iyileştirici etkisi olduğu, deneysel ortamda kanser hücrelerinin büyümesini engellediği görüldü. Yaygın olarak kullanılan antikarsinojen Taxol isimli ilaçla benzer etkilere sahip olduğu belirlendi. Büyük miktarda süngere zarar vermek pahasına deniz 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 tepkimeleri sayesinde, bilim insanları yapay olarak “Discodermolide” üretmeyi başardılar. “Discodermolide” ve benzerlerinin kanser ya da bulaşıcı hastalıkları tedavi amacı ile kullanılıp kullanılamayacağını, sürdürülmekte olan araştırma çalışmalarının sonuçları belirleyecek. Heck, Negishi ve Suziki tepkimeleri yoluyla üretilecek olan yeni dev organik moleküller tıp ve elektronik başta olmak üzere pek çok alanda çığır açabilen uygulamalara olanak sağlayacak. Kimyacılar ve biyokimyacılar için yeni bir araç Oksijen Azot Karbon yeni C atomlarına ev sahipliği yapar, sepkime sürer gider “Discondermolide” 1980 lerin sonunda, Karaib Denizinde dalgıçlar 153 metre derinlikte yaşıyan yeni bir sünger türü buldular. Discodermia dissoluta olarak adlandırılan bu tür, duyu organları olmadığı halde salgıladığı zehirli bir kimyasal sayesinde (Discodermolide) Kaynak: http://nobelprize.org/nobelprizes/chemistry/laureates/2010/info.html düşmanlarından korunuyordu. Daha sonra yapılan laboratuvar çalışmalarında, Discodermia dissoluta ve derin sularda Kaynak: yaşayan diğer sünger türlerinin salgıladıkları bu büyük The Nobel Prize in Chemistry 2010: http://nobelprikimyasal moleküllerin virütik ve bakteriyolojik faaliyetleri ze.org/nobelprizes/chemistry/laureates/2010/press.html