Изобилие новых органических материалов, большинство из которых не имеет природных аналогов, привело к значительному увеличению нагрузки на природные экосистемы. Это давление мы все ощущаем на себе. В последнее десятилетие в химическом сообществе, как среди ученых, так и среди промышленников, начала формироваться система взглядов, подходов и методов, которая получила название "зеленая химия". В рамках этой концепции перед химией поставлена сверхзадача по разработке "идеальных" синтетических процессов со 100-процентной селективностью, то есть приводящих к одному целевому продукту. Только в этом случае можно говорить о действительно экологически безопасных химических производствах, в которых не будет токсичных для природы отходов.
75 миллионов разных молекул
По данным Химической реферативной службы (CAS — Chemical Abstracts Service) Американского химического общества, в 1990 году было зарегистрировано 10 миллионов соединений. В ноябре 2008 года зарегистрировано 40-миллионное соединение. В сентябре 2009 года — 50-миллионное. В мае 2011 года — 60-миллионное. В декабре 2012 года была достигнута отметка в 70 миллионов соединений. В ноябре 2013 года зарегистрирована 75-миллионная молекула. Такой быстрый прирост количества известных соединений обеспечен главным образом за счет органических молекул. Сейчас новое органическое соединение появляется каждые три секунды.
Изучение механизмов реакций
При изучении химической реакции очень часто недостаточно знать геометрию и электронную структуру исходной молекулы-реагента. Необходимо изучить все состояния, через которые проходит реагирующая система на пути от исходных веществ к продуктам. Но промежуточные частицы в реакции могут существовать ничтожные отрезки времени, слишком короткие, чтобы зафиксировать и охарактеризовать их в опыте напрямую. Данные о механизмах таких реакций получают либо по косвенным экспериментальным признакам, либо методами квантово-химического моделирования. Другим направлением моделирования явлений на атомарном уровне является метод классической молекулярной динамики, позволяющий имитировать поведение систем из многих тысяч атомов. В 2013 году Мартин Карплус, Арье Уоршел и Майкл Левитт были удостоены Нобелевской премии по химии "за разработку многомасштабных моделей для сложных химических систем". В первую очередь под этим подразумевались методы классической молекулярной динамики.
Обзор атомарной точности
Результаты последних работ российских химиков опубликованы в журнале "Успехи химии" в виде многостраничного обзора под названием "Развитие методологии современного селективного органического синтеза: получение функционализированных молекул с атомарной точностью". Прочесть этот обзор и узнать о текущем состоянии проекта по атомарной точности можно на странице лаборатории: facebook.com/ananikov.lab.ru