BOS - ORGANINĖS SINTEZĖS KONFERENCIJŲ TRADICIJA

Ketvirtoji Baltijos šalių organinės sintezės konferencija BOS-2006

Prof. Eugenijus Butkus

2000 m. Vilniuje rengiant pirmąją tarptautinę Baltijos šalių organinės sintezės konferenciją Balticum Organicum Syntheticum (BOS) buvo siekiama pristatyti Baltijos šalių chemikų tyrimus Vakarų šalių kolegoms, paskatinti bendradarbiavimą, sudaryti galimybę įvairių bendrovių atstovams užmegzti ryšius, galbūt pradėti bendrus mokslo ir verslo projektus. Nuo to laiko įvyko didelių pokyčių. Baltijos šalims įstojus į Europos Sąjungą, kai kurie anksčiau numatyti tikslai lyg ir nebėra aktualūs. Tačiau šios chemikų konferencijos sulaukė nemažo pripažinimo dėl aukšto lygio pranešimų, kuriuos skaito pasaulinio lygio mokslininkai. Galima priminti kad ir 2001 m. Nobelio premijos laureatus R. Noyori ir B. K. Sharplessą, 2005 m. laureatą R. Grubbsą; jie skaitė pranešimus pirmosiose dviejose konferencijose, vykusiose Vilniuje. Be to, šiose konferencijose didžiausių pasaulio chemijos ir farmacijos bendrovių atstovai skaito pranešimus apie konkrečių medžiagų sintezės technologinių procesų parengimą ir įdiegimą pramonėje. Tai pritraukia nemažai dalyvių iš pramonės srities.

Šių metų birželio 26-29 d. Taline vyko jau ketvirtoji BOS konferencija. Joje dalyvavo pusketvirto šimto dalyvių iš 27 šalių. Konferenciją atidarė Estijos ministras pirmininkas A. Ansipas. Kaip ir ankstesnėse konferencijose dalyvavo bei pranešimus skaitė daug žymių organinės chemijos mokslininkų. Žinomas išeivijos chemikas, Lietuvos mokslų akademijos užsienio narys Viktoras Algirdas Sniečkus - pripažintas pasaulyje organinės chemijos mokslininkas - yra ne tik šių konferencijų iniciatorius. Jis, naudodamasis asmeniniais ryšiais, pakviečia žinomiausius mokslininkus. Organizaciniame BOS komitete yra dar du Pabaltijo išeiviai: lietuvis Jonas Dunčia ir estas Jaanas Pestis, kurių dėka jau treji metai Vilniaus universitete sėkmingai veikia dovanotas didelės skiriamosios gebos 300 MHz branduolių magnetinio rezonanso spektrometras Varian. Be tokio prietaiso neįmanomi sudėtingesni chemikų darbai, tad šiuo spektrometru dabar naudojasi visi Lietuvos chemikai.

Šiuolaikinės organinės sintezės tikslas - naujų ir praktikoje naudojamų organinių medžiagų kūrimas. Sintezės metodai pastaraisiais metais pakito iš esmės, nes buvo sukurti nauji reagentai, molekulių konstravimo principai, buvo pritaikyti matematiniai modeliavimo metodai. Tad dabar sintezę galima vykdyti tikslingai ir kryptingai, siekiant gauti naujus vaistus, biochemijoje naudojamus substratus, maisto priedus, funkcines medžiagas ir daugybę kitų reikalingų bei praktikoje naudojamų medžiagų. Šiuo metu organinė chemija siejasi su biochemija, biologija, medicina ir todėl organinei sintezei skiriama ypač daug dėmesio. Visi šie aspektai buvo pristatyti konferencijoje skaitytuose pranešimuose.

Organinėje sintezėje vienas sudėtingiausių tikslų yra gamtinių junginių, kurių daugelis pasižymi vertingomis savybėmis, sintezė. Nors gamta pranašesnė už bet kurį sintetiką, joje nelengva aptikti ir išskirti visas reikiamas medžiagas. Tokių junginių išskyrimas iš gamtinių šaltinių - labai sudėtingas procesas; kartais iš dešimčių kilogramų augalo išgaunami tik keli miligramai reikiamo junginio. Jei sintetiniu būdu būtų galima gauti visus reikiamus junginius, tai iš dalies būtų išspręsta vaistų ir kitų retų medžiagų problema. Tokių sintezių sąnaudos labai didelės, tačiau dažniausiai sintezuojamos būtent praktiniu požiūriu svarbios medžiagos, kurios naudojamos farmacijoje ar sprendžiant kitas taikomąsias problemas.

Dviejų žymių organinės sintezės mokslininkų iš JAV S. E. Denmarko (Ilinojaus universitetas) ir L. Overmano (Kalifornijos universitetas) pranešimai ir buvo skirti visiškai gamtinių junginių sintezei. Tokių daugiapakopių sintezių metu atliekama daugybė itin sudėtingų reakcijų; kitas svarbus uždavinys yra nustatyti sudėtingą gautų junginių struktūrą. S. E. Denmarkas pristatė savo laboratorijoje sukurtus BMR tyrimų metodus, leidžiančius tiesiogiai stebėti reakcijos eigą.

Susiklostė tokia šios konferencijos tradicija, kad kviestinius pranešimus skaito Baltijos šalių chemikai. Estijos atstovo T. Pehko iš Talino Cheminės fizikos ir biofizikos instituto pranešimas apie BMR spektroskopijos panaudojimą iš esmės neatitiko konferencijos tematikos; po trijų BOS konferencijų neliko, kas iš estų galėtų skaityti pranešimą tokio lygio konferencijoje. Estijoje praktiškai yra tik dvi mokslinės grupės, vykdančios aukšto lygio organinės chemijos tyrimus. Latvijoje organinės sintezės tradicijos gilios, tačiau pastaruoju metu dėl lėšų trūkumo mokslininkai vykdo beveik vien užsakomuosiuos darbus, ir dėl to akivaizdžiai suprastėjo fundamentinių tyrimų lygis. Tad Latvijos mokslininkus reprezentavo E. Vedejsas, dirbantis Mičigano universitete JAV. Galima sakyti, kad Lietuvai taip pat atstovavo išeivijos mokslininkas Jonas Vederas, dirbantis Albertos universitete Kanadoje. Jis negalėjo atvykti į BOS konferenciją prieš dvejus metus, todėl šįkart buvo kviestinis pranešėjas. Dabar tiek Vilniaus, tiek Kauno technologijos universitetuose susiformavo originalios organinės sintezės kryptys.

Lietuvos chemikai pateikė daugiausia stendinių pranešimų. Prof. S. Tumkevičiaus doktorantų darbas buvo apdovanotas Thieme leidyklos prizu už geriausią stendinį pranešimą. J. Vedero darbuose vykdoma stereospecifinė fermentų inhibitorių sintezė ir tiriama sąveika su jais. Šie junginiai gali būti plataus veikimo spektro antibiotikai, nes daugelį dešimtmečių plačiai vartojant antibiotikus, atsirado jiems atsparių štamų. Taigi organinė chemija gana dažnai siejama su vaistais ir farmacija. Iš tiesų farmacijos poreikiai turi daug įtakos šiems tyrimams. Farmacinės bendrovės ieško naujų organinių junginių, atlieka jų kompiuterinį apdorojimą bei biologinių savybių prognozavimą.

M. Joulie (Pensilvanijos universitetas) pristatė ustiloksinų, kurie yra gamtiniai ciklopeptidai, sintezę ir biologinius tyrimus. A. Vasela (Ciuricho universitetas) apžvelgė savo darbus gamtinių oligoribonukleotidų analogų sintezės srityje. Gerai žinoma Watsono-Cricko tipo vandenilinių ryšių sąveika gamtiniuose tokio tipo junginiuose, tačiau sintetiniai analogai gali pasižymėti kitomis savybėmis ir gali būti naudojami farmacijoje. T. J. Jamesono iš Masačiusetso technologijos instituto pranešimas skirtas gamtinių polieterių (labai toksiškų junginių) sintezei. Tačiau neretai toksiškų junginių modifikuoti dariniai gali būti perspektyvūs vaistai. Pavyzdžiui, M. Isobe (Nagojos universitetas) pranešime ir buvo kalbama apie sintezę ciguatoksino, kurio yra tropinių rifų vandenyse sugaunamų kai kurių rūšių žuvyse. Tokia žuvis gali sukelti apsinuodijimą. Minėtas junginys atveria jonų kanalus ir tai žinant, atrastas tetrodoksinas, kuris veikia priešingai - juos uždaro. Tokiu būdu galima kontroliuoti biocheminius procesus.

Didžiausių farmacinių firmų tyrėjai konferencijoje pristatė taikomųjų ir technologinių tyrimų rezultatus, kurie skiriasi nuo fundamentinių darbų, tačiau yra nemažiau svarbūs bei reikšmingi. J. H. Hawkinsas (Pfizer), M. Abou-Gharbia (Wyeth), J. V. Heckas (Merck), N. Magnus (Eli Lilly), A. F. Abdel-Magidas (Johnson&Johnson), G. P. Lahmas (DuPont) kalbėjo apie naujų vaistų, pesticidų ir kitų medžiagų technologijų kūrimą bei diegimą šiose pasaulyje plačiai žinomose firmose. Daugelio sudėtingų reakcijų, kurios atliekamos žemoje temperatūroje, inertinėje atmosferoje, naudojant metalų organinius junginius, dar neseniai buvo neįmanoma atlikti pramoniniu mastu. Tačiau dabar pirmaujančios farmacinės bendrovės naudoja šiuos šiuolaikinius sintezės metodus ir praktiškai gali technologiškai pritaikyti visus naujausius organinės chemijos laimėjimus. Tiesa, šiuose pranešimuose buvo pateikti pavyzdžiai tų vaistų, kurie užpatentuoti ir jau patekę arba tuoj pateks į rinką. Naujausi tyrimai paprastai yra konfidencialūs, informacija apie juos sunkiai prieinama.

Aktualus organinės sintezės uždavinys - gauti tik vieną enantiomerą, t. y. molekulės vieną formą, kurios veidrodinis atspindys nesutampa su pradiniu, kaip kad kairė ir dešinė rankos yra nesutapdinami viena kitos veidrodiniai atspindžiai. Tokios molekulės vadinamos chiralinėmis. Paprastai reakcijos metu susidaro abiejų formų mišinys. Tyrinėjant vaistines medžiagas, organinių junginių atveju asimetrija yra ypač svarbi, nes organizme biomolekulės (fermentai, DNR, lipidai ir kt.) yra chiralinės, taigi kiekvieno enantiomero sąveika su jomis skirtinga. Paprastas pavyzdys yra mūsų jutimai, - jie skirtingai reaguoja į enantiomerus, pavyzdžiui, citrinų ir apelsinų skirtingą kvapą nulemia du junginiai, vadinami limonenais. Jie yra visiškai vienodi, ir skiriasi tik kaip vienas kito veidrodiniai atspindžiai. Taigi, nors visos tokių molekulių savybės yra vienodos, jos tampa skirtingos, jei patenka į ląstelę. Tai ypač svarbu vaistams, pavyzdžiui, iš 100 labiausiai dabar vartojamų vaistų pasaulyje daugiau kaip pusė yra enantiomerai. Yra daug vaistų, kurių viena forma pasižymi reikiamu farmakologiniu veikimu, o kita - nepageidautinu poveikiu, todėl būtina naudoti tik vieną vaisto formą. Todėl selektyvi arba asimetrinė sintezė, t. y. kai gaunamas tik vienas junginys, yra aktualiausia šiuolaikinės organinės chemijos sritis. Ieškoma naujų katalizatorių ir metodų, galinčių padėti susintetinti tik vieną junginio formą. Šiai temai buvo skirta daugiausia pranešimų. G. Fu (Masačiusetso technologijos institutas), B. Listas (Makso Planko institutas), E. Sorensenas (Prinstono universitetas), A. Aleksakis (Ženevos universitetas), D. Sames (Kolumbijos universitetas), T. Frejdas (Lundo universitetas) ir H. Yamamoto (Čikagos universitetas) savo pranešimuose kalbėjo apie naujausius katalizės metodus, funkcinių grupių selektyvų įvedimą į reikiamas molekulės vietas. Neabejotina, kad šioje srityje dar laukia daug atradimų, nes chemikai siekia atlikti reakcijas taip pat veiksmingai ir selektyviai, kaip kad vyksta biocheminės reakcijos. Beje, fermentai vis plačiau naudojami organinėje sintezėje, nemažai vienos formos junginių jau gaunama ir pramoniniu būdu.

Nepaisant visų organinės sintezės laimėjimų, vyksta diskusijos (žr. New Journal of Chemistry, 2006, t. 30, 823-831, Looking forward: a glance into the future of organic chemistry), ar organinė sintezė yra mokslo šaka, turinti savo raidos logiką, koks jos ryšys su biologija, biochemija, medicina ir medžiagų mokslu. Nors vienareikšmiškai atsakyti į šį klausimą nėra paprasta, galima teigti, kad organinės sintezės laukia didelės perspektyvos. Nors praktiškai šiuo metu jau galima susintetinti bet kurią molekulę, dar lieka neišspręsti reakcijų selektyvumo, panašaus į gamtinius procesus, molekulių savybių prognozavimo klausimai, dar reikia sukurti sintezės metodus, kurie leistų išvengti atliekų ir teršalų.

Visai neseniai žurnale Nature (2006, t. 442, 500-503) buvo diskutuojama apie chemijos svarbą. Kai kurios šios diskusijos mintys gali atrodyti gana kategoriškos. Pavyzdžiui, Harvardo universiteto profesorius J. Whiteside’as teigia, kad ląstelėje vyksta vien molekuliniai procesai ir daugumą biologinių procesų galima paaiškinti tik organinės chemijos metodais.

Konferencijos nėra vien proga mokslininkams susitikti ir pabendrauti. Kai pranešimus skaito žymiausi savo srities specialistai, dažnai konkuruojantys tarpusavyje, ir pristato mokslinėje spaudoje neskelbtus rezultatus, vyksta rimta diskusija. Tai turi daug įtakos mokslo raidai. Penktoji BOS konferencija vėl grįš į Vilnių.