Véletlenek a tudományban, szerencse a kémiában. Kémiai Intézet Zihné Perényi Katalin

Átírás

1 Véletlenek a tudományban, szerencse a kémiában Kémiai Intézet Zihné Perényi Katalin

2 Sri Lanka szigetén történt... HÁROM HERCEG VÁNDORÚTJA yatraexoticroutes.com en.wikipedia.org

3 Az eltűnt teve sánta félig vak egy foga hiányzik egyik oldalán vajas hordó húzza a lábát az ösvény bal oldalát legelte kiesett a szájából a fű hangyák másikon méz terhes nő vezeti legyek apró lábnyom, kezével a földre támaszkodva áll fel

4 Serendipity Serendip =Sri Lanka, Serendip három hercege 1754 Horace Walpole író nevezte el saját esete kapcsán Horace Mann-nak írott levelében, akivel 46 éven keresztül levelezett [A hercegek] a véletlen és bölcs belátás által olyan dolgokat fedeztek fel, amelyeket nem is kerestek Serendipity a kifejező szó erre a felfedezésre Szent-Györgyi Albert: abból áll, hogy az ember meglátja azt, amit más is lát, de olyat gondol el, amit senki más nem gondolt

5 Szótári jelentése A 10 legkevésbé lefordítható angol szó egyike (2004. egy angol fordító iroda) 1909 The Century Dictionary discovery of things unsought 1945 Dict. of Word Origins the happy faculty of finding what one did not seek 1949 Name into Word looking for one thing and finding another 1996 The Am. Heritage Dict. the faculty of making fortunate discoveries by accident

6 Wöhler és a vis vitalis Vis vitalis (Berzelius) a XIX. sz. elején: minden anyag szervesnek minősül, amelyet élő (növényi vagy állati) szervezet állít elő életerő szükséges hozzá Karbamid vizeletben szerves Wöhler egyetemi évei alatt kísérletezett a vizelettel és a karbamiddal Cél: ammónium-cianát NH 4 OCN (NH 4 ) 2SO KOCN = 2 NH 4 OCN + K 2 SO 4 Eredmény: 1828 Berlin, Friedrich Wöhler 1828-ban kitörött az háború. Wöhler és a vis vitalis összevesztek cudarúl. Ebből lett aztán egy roppant bonyolult história: Hiszen ebből lett az egész organikus kémia

7 Érzéstelenítők N2O, kéjgáz, XIX. sz. partygáz Horace Wells (Connecticut) kéjgáz Samuel Cooley balesete 1844 elhamarkodott bemutató Charles T. Jackson éter William T.G. Morton Wells tanítványa) éter 1846 sikeres bemutató dr. Crawford W. Long (Georgia) éter 1842

8 Kiralitás XIX. sz. közepén járunk optikai aktivitás: a poláros fénysugár síkját elforgatja. polariméter a kvarc optikai aktivitását a kristályok alakjával magyarázták. megolvad eltűnik 1815 Biot: terpentinolaj, cukoroldatok is optikailag aktívak: molekuláris aktivitás

9 Borban az igazság borkő: kálium-hidrogén-tartarát a természetes borkő optikailag aktív, + egyetlen egyszer, 1820-ban üzemi méretben keletkezett nem aktív borkő (racémsav sója) J.L. Gay-Lussac (fr) és J.J. Berzelius (svéd) próbálkozott Pasteur a racémsav és a borkősav nátrium-ammónium-sóját tanulmányozta (26 C alatt)!!! 1848 Sorbonne, Louis Pasteur (J. B. Biot) secrets-of-self-sufficiency.com

10 A racémsav sójában kétféle kristályt talált, egymás tükörképi párját 1:1 arányban (a borkősav sójában csak az egyik fajta kristályok vannak) szétválogatta mikroszkóp + csipesz segítségével egyenlő koncentrációban egyformán forgatják el a fény síkját, csak ellentétes irányba, összeöntve inaktívvá válik racémsav nátriumammónium-sóját 26 C alatt kristályosodik a molekulák egymás tükörképei: kiralitás a természetben sokszor csak az egyik forma D(+)-glükóz, L-aminosavak, (+) aszkorbinsav en.wikipedia.org Királis minden olyan dolog, mely a tükörképével nem hozható fedésbe

11 Friedel - Crafts reakció Cél: amil-jodid előállítása amil-klorid + jód + alumínium benzol, mint oldószer 1877, Sorbonne, Párizs, Charles Friedel (francia) és James Mason Crafts (amerikai) (MIT) Keletkezett különféle szénhidrogének: etil-benzol, amil-benzol, benzofenon : >50 tudományos tanulmány és szabadalom Korábban mások is látták, hogy fémkloridok hatására váratlan dolgok keletkeztek, de nem foglalkoztak vele. Az AlCl 3 (AlBr 3 ) nélkülözhetetlen, katalizátor. Később ZnCl 2, BF 3, SnCl 4, H 3 BO 3 is.

12 szénhidrogének és ketonok széles skálájának előállítására Alkilezés: Acilezés A Friedel Crafts-katalizátorok által aktivált reakciók a C-C kötés létrehozásával forradalmasították a vegyipart: magas oktánszámú benzin, műgumi, polisztirol, tisztítószerek, aszpirin

13 Oláh György Sok fontos tudományos eredmény a puszta véletlennek köszönheti létét, de a kísérletet folytató személy éles megfigyelőképessége és kreatív alkotóképessége szintén elengedhetetlen ahhoz, hogy a váratlan esemény ne maradjon észrevétlen vagy kihasználatlan, hanem valódi felfedezés szülessen belőle.

14 Színezékek szintézise Tartós természetes színezékek: Tirrénbíbor: bíborcsiga 9000db/1g festék Indigó: indigócserje Cél: kinin szintézise (hozzáadás, kivonás) 2 C 10 H 13 N + 3 O = C 20 H 24 N 2 O 2 + H 2 O 1856 Angol Királyi Egyetem William Perkin Kinin: szerkezet 1908 előállítás 1944 (Woodward, Doering) N-allil-toluidin kinin Eredmény: anilinbíbor (Perkin-ibolya, mauvéine) az első mesterséges textilszínezék Perkin festékgyár Perkin-ibolya: szerkezet 1994 (Meth-Cohn)

15 Indigó Indigó szerkezete: 1865, Adolf von Baeyer szintézis is, de nem gazdaságos 1893 BASF Karl Heumann (Sapper úr) HgSO 4 naftalin ftálsavanhidrid indigó A HgSO 4 -t egy törött hőmérő szolgáltatta

16 Kóstold meg! 1879, Johns Hopkins Egyetem, Ira Remsen laboratóriuma egy laboráns, Fahlberg, kezére fröccsen az aktuális termék; 1885-ben szacharin néven szabadalmaztatja. 1937, Illinois Egyetem, L.F. Audrith Michael Sveda hallgató szulfamátok előállítása (gyógyászati céllal) dohányzás, nátrium-ciklohexil-szulfamát (ciklamát) 1965, James M. Schlatter tetrapeptidek szintézise gyomorfekély ellen papírért nyúlt, L-aszpartil-L-fenilalanil-metilészter (aszpartám)

17 LSD 1938, Albert Hofmann, Sandoz Laboratórium (ma Novartis), Basel lizergsavból lizergsav-dietil-amid előállítása migrén elleni vagy szülés utáni vérzést csillapító szer 1-2 kristály: önkívületi állapot, látomások minimálisnál is minimálisabb adag, 250 µg LSD: biciklinap a természetes pszichózishoz hasonló tudatmódosulás (az LSD a leghatékonyabb) brooklynvegan.com

18 Bakelit 1907, Leo Hendrik Baekeland vilaglex.hu műgyanta (fenol+formalin reakció gyantaszerű mellékterméke) A. Baeyer 1872 szintén előállította hőre keményedő műanyag, fenoplaszt jó szigetelő

19 Nylon poliamid (hexándisav + 1,6-diaminohexán) nehezen kezelhető félretették nyúlékony hidegen húzás műselyem 1939 NY vásár Nylon 6,6 1934, DuPont, Wallace H. Carothers csoportja wired.com

20 Polietilén J.C. Swallow, M.W. Perrin nagynyomású reakciók, 1400 atm, 170 ºC etilén bomlik szivárgás miatt + etilén (+O 2 kerül be) polimerizáció 1930 Illinois Egyetem, M.E.P. Friedrich, C. Marvel tanítványa is felfedezte, de nem találták fontosnak háború alatt radarok gyártásához 1933, ICI, Imperial Chemical Industries, London

21 Teflon és polietilén-oxid Roy J. Plunkett hűtőfolyadék előállítás tetrafluor-etilén gázpalackban fehér por 1938, DuPont, USA savnak, lúgnak, hőnek, oldószereknek ellenálló, csúszós: szelepek, tömítés George Fowler és Walt Denison etilénoxid gázpalackból fekete ragacs folyik rozsda katalízis 1951, Egyesült Karbid Művek, South Charleston, WVirginia víz viszkozitását növeli: festékek, kozmetikai szerek sigmaaldrich.com

22 Gyógyszerek, amelyek másra hatottak MINOXIDIL 1980 dr Antony Zappacosta vérnyomáscsökkentő szer hajnövesztő hatású tanulmányok: nem mindenki reagál a kezelésre KLÓR-PROMAZIN (ANTIHISZTAMIN) Henri Laborit (fr) operáció előtti nyugtatónak indult 1952 skizofrénia kezelése: hazamehettek az elmegyógyintézetekből SZILDENAFIL Merthyr Tydfil walesi városka lakóin próbálták ki, vérnyomáscsökkentő mellkasi fájdalmat enyhítő szer

23 Mániás depresszió kezelése John Frederick Joseph Cade, 1949 Húgysav lebontás anomália Egészséges és pszichiátria betegek vizeletével kezelt tengerimalac, húgysav-lítiumsó oldódik legjobban a lítiumion a hatásos, de nem lehet szabadalmaztatni LiCl, LiBr veszélyes vérben ellenőrzik Camcolit (UK), Eskalith (US), Li-Liquid (UK), Liskonum (UK), Lithicarb (Australia), Lithobid (US), Priadel (UK), Quilonum (Australia) 1970 fogadta el a FDA (USA) Li 2 CO 3, Li 3 Cit 7-Up Li-tartalmú szabadalmi gyógyszer volt

24 Komplexek Központi ion Ligandum Kelátképző többfogú ligandum kelát

25 Koronaéterek Cél: A petróleumtermékek autooxidációját nyomelemek katalizálják 1960, Charles J. Pedersen, DuPont fém-deaktivátorok : többfogú ligandum bis[2-(o-hidroxiphenoxi)etil] éter hatása VO2+ ion katalitikus tulajdonságára Keletkezett dibenzo-18-crown-6 fehér, rostos szerkezetű, kristályos melléktermék, metanolban nem oldódik, viszont Na +, K + vagy NH 4 + jelenlétében korlátlanul J.M. Lehn (fr):3d változatok: kriptátok/kriptandok D.J. Cram, California Egyetem, LA: megalapítja a host-guest kémiát 1987 Nobel-díj

26 Royston M. Roberts Serendipity Véletlen felfedezések a tudományban John Wiley & Sons. Inc., New York, 1989 Akadémiai Kiadó, Budapest, 2005

27 Serendipity recept Nagy adag precíz megfigyelőképesség, Nem várt eredmények rögzítése Tudományos háttérismeret Csipetnyi kíváncsiság

28