2010. Кросс-сочетание Хека, Негиси и Сузуки

Нобелевскую премию по химии 2010 года поделили между собой Ричард Хек из Университета Делавара, Еи-ичи Негиси из Университета Пэрдю и Акира Сузуки из Университета Хоккайдо.

Исследователи разделили Нобелевскую премию «…за применение катализируемых палладием реакций кросс-сочетания в органическом синтезе…».

Органическая химия уже давно перестала быть просто наукой и скорее стала искусством, позволяющим получать самые уникальные «химические создания» в пробирке. Результаты ежедневного труда химиков-синтетиков применяются во всех областях от медицины до сверхточной электроники и новых технологических материалов. Нобелевская премия 2010 года по химии присуждена за создание одного из самых сложных инструментов, в настоящее время доступных химику-органику сегодня.

Нобелевской премией 2010 года награждаются Ричард Хек, Е-ичи Негиши и Акра Сузуки за разработку реакций кросс-сочетания, катализируемых производными палладия. Этот химический инструмент в настоящее время существенно увеличил возможности химиков-органиков, он позволил им получать химические соединения с таким сложным строением, которое до недавнего времени было доступно лишь самому лучшему химику-органику – природе.

Органическая химия – основа жизни, именно органические соединения отвечают за бесчисленное количество процессов, протекающих в живой природе – окраска цветов, свойства змеиного яда или антибиотиков. Органическая химия позволила человеку даже превзойти природу, создав новые синтетические лекарства и полимерные материалы.

Одной из главных задач, связанных с получением новых органических соединений все более сложного строения, является получение связей углерод-углерод, которое не так-то просто осуществить. Ранее методы генерации связи С-С основывались на «активации» обычно химически инертных атомов углерода за счет получения новых простых органических соединений, которые затем реагировали друг с другом, образуя более сложные целевые структуры, однако такой подход приводит к образованию большого количества побочных продуктов.

Катализируемые палладием реакции кросс-сочетания решили эту проблему, вложив в руки химиков более точный и эффективный инструмент для получения сложных оранических молекул. При протекании реакции Хека, реакции Негиши и реакции Сузуки атомы углерода активируются на палладиевых катализаторах, позволяющих осуществлять, в том числе, и самый сложный – асимметрический катализ.

Катализируемые палладием реакции кросс-сочетания в настоящее время повсеместно применяются в синтетической практике для получения самых разных органических соединений от фармацевтических препаратов до компонентов электроники.

2011. Квазикристаллы Шехтмана

Нобелевская Премия по химии 2011 года была присуждена Даниэлю Шехтману из Технологического Института Израиля «…за открытие квазикристаллов…».

В квазикристаллах мы можем наблюдать уникальную мозаику атомов, расположенную таким образом, что упорядоченные структуры, характеризующиеся ближним порядком, не повторяются на уровне дальнего порядка. Долгое время считалось, что такая структура может реализовываться только для жидкости, но не для твердого тела, и Шехтману пришлось, как пионеру-первооткрывателю возможности их существования, выдерживать вал критики, отстаивая свою позицию. Таким образом, Нобелевская Премия по химии отмечает неоспоримые заслуги Шехтмана в изменении представлений ученых о физике и химии твердого тела.

Работа над постижением квазикристаллов началась в марте 1982 года, когда Шехтман с помощью электронного микроскопа получил изображение первых квазикристаллов. Ученый работал с быстроохлажденным сплавом алюминия и марганца состава Al₆Mn. В отличие от привычных изображений кристаллов, рисунок расположения атомов в квазикристалле не повторялся, хотя и являлся периодическим. Первоначально опубликованные результаты Шехтмана показались коллегам по физике и химии твердого тела настолько противоречивыми, что его попросили либо опровергнуть свои выводы, либо покинуть исследовательскую группу, которой он руководил.

Тем не менее, его дальнейшая работа заставила исследователей пересмотреть свои взгляды на природу вещества – было обнаружено, что, хотя в квазикристаллах расположение атомов строго подчиняется математическим законам и правилам, регулярной структуры и наблюдаемого дальнего порядка в них не наблюдается.

Описание квазикристаллов, обнаруженных Шехтманом, подчиняется принципу золотого сечения – эта математическая концепция привлекала внимание еще древнегреческих математиков, поскольку часто появлялась в геометрии. В квазикристаллах расстояние некоторых атомов друг относительно друга также описывается принципом золотого сечения.

На основании открытия Шехтмана исследователям удалось получить новые типы квазикристаллов в лаборатории, а также обнаружить квазикристаллические минералы. Шведские металлурги также нашли квазикристаллические структуры в некоторых образцах стали, в которых они придают материалу большую прочность. В настоящее время исследователи экспериментируют, пытаясь использовать квазикристаллические материалы во многих конструкционных устройствах.