Hàn Quốc nghiên cứu thành công kỹ thuật "chỉnh sửa đơn nguyên tử" đầu tiên trên thế giới

Trong hàng ngàn năm, nhân loại đã luôn phải đi đường vòng, sử dụng nhiều bước phản ứng chỉ để thay đổi một nguyên tử duy nhất trong một phân tử. Nhưng kể từ bây giờ, mọi chuyện sẽ thay đổi!

Hãy nhìn vào công thức hóa học của hai phân tử này. Chúng chỉ khác nhau đúng một nguyên tử.

Phía bên trái là Furan, một hợp chất hữu cơ thơm, dị vòng 5 nguyên tử, với một carbon (C) được thay thế bằng oxy (O). Đổi nguyên tử oxy này thành nitơ (N), bạn sẽ được Pyrrole - hợp chất ở bên phải:

Furan và Pyrrole.

Mặc dù chỉ là một nguyên tử cực kỳ nhỏ bé, điểm khác biệt này được coi là "chí mạng".

Bởi Furan vốn là một chất độc, thậm chí có thể gây ung thư cho con người. Nhưng Pyrrole lại là một dược chất, được sử dụng làm thuốc chống ung thư, thuốc giảm đau và thuốc điều trị bệnh tim mạch.

Thật may mắn là bạn sẽ không thể nhầm được chúng với nhau, bởi cùng ở một điều kiện nhiệt độ và áp suất phòng, Furan là chất lỏng trong suốt, còn Pyrrole sẽ có màu đỏ (xin lỗi những giáo viên ra đề thi hóa chuyên làm mất nhãn dán). Nhưng đó là những gì mà chỉ một nguyên tử có thể thay đổi hoàn toàn tính chất của một hợp chất hóa học.

Đáng buồn là, việc thay đổi chỉ một nguyên tử của các hợp chất dị vòng này chưa bao giờ là điều dễ dàng. Ví dụ để tạo ra Pyrrole, bạn sẽ cần sử dụng đến phản ứng này:

Hoặc là phản ứng này:

Hoặc chí ít cũng là phản ứng này:

Có một cách để tạo ra Pyrrole trực tiếp từ Furan, là cho nó phản ứng với amoniac (NH3). Nhưng phản ứng này đòi hỏi nhiệt độ cao lên tới 500 độ C, cùng với sự có mặt của các chất xúc tác đắt tiền như SiO2 và Al2O3. Ngoài ra, hiệu suất phản ứng thấp khiến cho phương pháp tổng hợp Pyrrole này khó đạt được tính khả thi về mặt kinh tế.

Dẫu vậy, đó vẫn là cách mà loài người buộc phải sử dụng để sản xuất Pyrrole nói riêng và nhiều dược chất khác nói chung. Trong suốt hàng ngàn năm, kể từ thời đại của những nhà giả kim tới các phương pháp hóa học hiện đại, con người đã luôn phải đi đường vòng, sử dụng nhiều bước phản ứng chỉ để thay đổi một nguyên tử duy nhất trong một phân tử.

Theo khoahoc.tv