Chemikų darbai atveria perspektyvas organinės chemijos plėtrai Lietuvoje

Vilniaus universiteto profesoriai habil. dr. Eugenijus Butkus ir habil. dr. Sigitas Tumkevičius 2013 m. Lietuvos mokslo premija buvo įvertinti už darbų ciklą „Naujų karbociklinių ir heterociklinių organinių medžiagų sintezės metodų kūrimas, struktūros, savybių tyrimai ir taikymas“, kurį sudaro 85 straipsniai. Atlikti šių mokslininkų tyrimai atskleidžia medžiagų savybių kitimo dėsningumus, o tai savo ruožtu leidžia prognozuoti medžiagų savybes. Apie šiuos tyrimus pasakoja VU mokslo reikalų prorektorius prof. habil. dr. E. Butkus.

Kaip sumanėte atlikti šiuos tyrimus?

Darbų cikle apibendrinti gana ilgo laikotarpio tyrimai, neretai jų kryptis buvo koreguojama, ieškoma įvairių taikymo sričių, bendradarbiaujama su užsienio mokslininkais. Mano darbams didelį postūmį davė bendradarbiavimas su Lundo universiteto mokslininkais, pradėtas beveik prieš porą dešimtmečių, kai Lietuvoje mokslo sistema buvo atsidūrusi sudėtingoje situacijoje. Išvykau į stažuotę, susipažinęs tarptautinėje konferencijoje su prof. U. Bergu, ir turėjau galimybę naudotis šiuolaikine įranga ir pradėti šiuolaikinius tyrimus. Tik per pastaruosius kelerius metus ir pas mus atsirado reikiama infrastruktūra sudėtingiems darbams vykdyti, tačiau laiku pradėtas bendradarbiavimas leido neatsilikti nuo šiuolaikinių tendencijų moksle.

Kokia Jūsų tyrimo esmė?

Sukurti policiklinių karbociklinių ir heterociklinių junginių, jų funkcinių darinių sintezės, tarp kitų enantioselektyvios sintezės, metodai. Ištirtos organinių reakcijų regiochemija ir stereochemija, molekuliniai persigrupavimai ir ciklizacijos reakcijos, reakcijų mechanizmai, asimetrinė indukcija, sintetinant funkcinius karbociklinius sudėtingos struktūros junginius, kurie yra įvairių gamtinių ir biologiškai aktyvių junginių struktūriniai fragmentai. Galima pateikti vieno susintetinto junginio pavadinimą, kuris tik iliustruoja, kokios sudėtingos molekulės gautos laboratorijoje:

6,17-dimetil-3,7,14,18-tetraazaheksaciklo[10.10.1.0^2,10.0^4,9.0^13,21.0^15,20]trikoz a-2(10),4(9),5,13-(21),15(20),16-heksaen-8,19-dionas.

Taigi susintetinta ir charakterizuota šimtai naujų sudėtingos struktūros funkcinių karbociklinių ir heterociklinių junginių, ištirtas jų reaktingumas, saviorganizacija, optinės ir biologinės savybės. Atlikti tyrimai atskleidžia medžiagų savybių kitimo dėsningumus, dėl to galima tikslingai valdyti ir prognozuoti medžiagų savybes, keičiant junginių struktūrą.

Kas gi tos karbociklinės ir heterociklinės medžiagos?

Organinė sintezė yra mokslas apie naujų medžiagų sintezę. Organiniai junginiai yra sudaryti iš tarpusavyje susijungusių anglies (lot. carbo) atomų. Jei tie atomai sudaro ciklus, tuomet tokie junginiai vadinami karbocikliniais. Kai greta anglies atomų cikle yra azoto, sieros, deguonies ar kitų atomų, tuomet junginiai vadinami heterocikliniais. Verta pažymėti, kad chemija, ypač organinė chemija, užima ypatingą vietą tarp kitų mokslų, nes kuria – sintetina savo tyrimo objektą. Taip gaunami nesantys gamtoje junginiai.

Kaip atliktas pats tyrimas, kas praktiškai buvo daroma?

Atlikti darbai susiję su kryptingais ir sistemingais organinių karbociklinių ir heterociklinių medžiagų chemijos tyrimais – sintezės metodų naujiems organiniams junginiams gauti kūrimu ir tobulinimu, jų struktūros ir savybių tyrimais. Visa tai yra eksperimentiniai darbai. Gauti rezultatai išplečia organinės sintezės galimybes. Nepakanka chemijos laboratorijoje gauti naujus junginius, ne mažiau sudėtinga užduotis – nustatyti ir įrodyti junginių struktūrą įvairiais fizikiniais metodais, pavyzdžiui, buvo pritaikyti absoliučiosios konfigūracijos nustatymo metodai. Taigi eksperimentai paprastai yra kompleksiniai, reikalauja kelių mokslo sričių taikymo.

Ką naujo šiais tyrimais atradote? Kodėl šie tyrimai svarbūs ir naudingi?

Svarbiausi rezultatai gauti konstruojant ir sintetinant supramolekules, policiklinius heterociklus, nelinijinės struktūros azotinių heterociklų oligoarilenus, fermentų slopiklius.

Junginiai taikomi medžiagotyroje, biologiškai aktyvių ir optoaktyvių medžiagų bei supramolekulių konstravimo ir kristalų inžinerijos srityse. Šios kryptys, beje, atitinka ir vieną iš sumaniosios specializacijos krypčių. Parodytos didelės taikymo galimybės šiuolaikinėse technologijose, medžiagų moksle ir biocheminiuose tyrimuose.

Ką šie tyrimai pakeis moksle?

Lietuvoje ir pasaulyje sparčiai besiplėtojant biotechnologijoms ir organinei elektronikai yra didelis funkcinių organinių medžiagų ir efektyvių jų sintezės metodų poreikis, todėl gauti rezultatai leidžia teigti apie neabejotinas galimybes plėtoti organinę chemiją kuriamuose mokslo centruose Lietuvoje. Moksliniai tyrimai buvo vykdomi pagal tarptautines ir nacionalines mokslo programas. Jų rezultatai paskelbti per 80 publikacijų aukštą citavimo indeksą turinčiuose tarptautiniuose žurnaluose, autorių darbai cituoti per 1000 kartų. Rezultatai pristatyti daugelyje nacionalinių ir tarptautinių konferencijų, skaitytos paskaitos užsienio universitetuose. Kartu su prof. habil. dr. S. Tumkevičiumi vadovavome 16 apgintų daktaro disertacijų.