Kimyo tarixi

Organik kimyogar o’z fani haqida. Bu ma’lumot ingliz organik kimyogari A.R. Todd (1907- yil) risolasi asosida tayyorlandi. Aleksander Todd tabiiy birikmalar kimyosi, bioorganik kimyo, ayniqsa, nuklein kislotalar kimyosi sohalarining asoschisidir. Birinchi marta organik tadqiqot usullarini rentgenokristallografiya bi­lan qo’shib, B₁₂ vitamini tuzilishini aniqladi. 1057- yili nukleotidlar va nuklein kislotalar sohasidagi ishlari uchun Nobel mukofoti laureati bo’ldi.
Organik kimyo fan sifatida tashkil etilganiga 140-150 yil bo’lmoqda. XIX asr boshlarida va 70- yillargacha qilingan ishlarning barchasi bilan tanishdik. Organik kimyoda nazariy asoslar barqarorligi hamita sezilib turadi, ammo oxirgi 100 yilda bizning kundalik turmushimizda organik kimyo sanoati eng muhim o’rin tutganini aytmoq ham joizdir. Organik kimyoning birinchi sanoat tarmog’i bo’yoq ishlab chiqarish edi.
1856-yili ingliz olimi U.G.Perkin (1838-1907 yy.) xinin sintez qilmoqchi bo’lib, qizil bo’yoq oldi. Uning foydali tomonini tushungan Per­kin bu moddani "Movein" nomi bilan atab, sanoat miqyosida ishlab chiqarishni yo’lga qo’ydi va sintetik bo’yoq sanoatiga asos soldi. Fan rivoji uchun yana bir muhim sanoat ishlab chiqarish usuli 1868- yili Grabe va Liberman tomonidan yaratildi. Ular alizarinni rux kukuni bilan qaytarib, antrasen olishdi, 1869-yili esa antraxinonni bromlab antrasen orqali alizarin olish mumkinligini isbotladilar. Alizarin Yevropada marena o’simligidan ekstraksiyalash usuli bilan olinar edi. Germaniyada alizarin bo’yoqlari olishning sanoat usulida yo’lga qo’yilishi juda katta yer maydonlarining bo’shashiga olib keldi. Alizarin temir ishtirokida binafsha, xrom ishtirokida jigarrang, alyuminiy-kaliyli achchiqtosh bilan och-yashil rang beradi. Indigo bo’yoqlari ham sanoat miqyosida olina boshlandi, bu ishlar 1879-yili Bayer tomonidan amalga oshirildi. Sanoat usulida bo’yoq ishlab chiqarish o’z davrida plastmassa, sintetik tolalar, detergentlar va pestisidlar sintezi sohasini shakllantirdi.
Taxminan 1900-yilardan boshlab organik-kimyogarlar yana qaytadan tirik tabiatdan olingan moddalarni sanoatda tadbiq etish ustida ish boshladilar. Organik kimyo fani rivojlanishining II bosqichi boshlandi. Alkaloidlar, terpenlar, oqsil, polipeptid, purin, o’simlik pigmentlari va xlorofillni o’rganish boshlandi. Bu taxminan 1930-yillargacha davom etdi va or­ganik kimyo fan sifatida yangi nazariyalarining yaratilishi uning barqaror rivojini ta’min etdi. Endi organik kimyoning yangi nazariy yutuqdari fi­zika fani orqali bu soha muvozanatini siljitib, yangi fan bo’limi – fizik - organik kimyoni yaratdi.
Natijada XX asr 20-yillaridayoq organik kimyo o’zining II bosqich taraqqiyotining yuksak cho’qqisini egallab, yangi III bosqich darajasiga ko’tarilishga tayyor edi. Bungacha organik-kimyogarlar tabiiy birikmalarning tuzilishi bilan qiziqar edilar, ammo ularning o’simlik va tirik organizmdagi bajaradigan funksiyasini o’rganish asosan biokimyogarlar vazifasi hisoblanar edi. 1930-yillar boshlanishida Yevropada bir qator yetuk olimlardan R. Kun (1900-1967 -yy.), A. Butenandt (1903-y), P. Karrer(1889-1971- yy.), L. Rujichka (1887-1976- yy.), A. Todd ( 1907-y) bevosita struktur tuzilish va ularning funksiyasi orasidagi mutanosiblikni o’rgana boshladilar. Bu yo’nalish yangi organik kimyo fani rivojlanishining qariyb 30 yilini o’z ichiga oldi. Bu yangi taraqqiyot bosqichi ikki fan-texnika yutuqlari bilan bog’liqdir:
1. Birinchisi - kimyoviy kashfiyot, Preglning mikrotahlil usuli ochildi, bunda endi kimyogarlar 0,25 g. moddani tahlil qilish imkoniyatiga ega bo’ldilar.
2. Ikkinchisi - biologik kashfiyotlardan biri shuki tabiiy manbalardan vitamin va gormonlarning ajratib olinishi amalga oshirildi.
Avvalgi 30 yil davomida organik kimyoda eksperimental usullar deyarli o’zgarmagan bo’lsa, endi mikromiqdordagi moddalar bilan ishlash usuli shakllandi, xromatografiya usuli qayta ochildi. Xromatografiyaning yupqa qatlam va adsorbentlar usuli organik tadqiqotlar revolyusiyasiga olib keldi. 1934-36 yillar davomida ingliz olimlari A. Todd va Dj. Berdjerlarning hamkorlik ishlari natijasida vitamin B₁₂ (tiamin)ning beri-beri kasaliga qarshi ishlatilishi va uning samaradorligi yangi vitaminlar sinteziga olib keldi. Toddning bu sohadagi ishlari faqat vitaminlarning struktur tuzilishni aniqlash emas, balki ular tirik organizmda juda oz miqdorda nima qilishi mumkinligini o’rganishga qaratildi. Biokimyogarlar bu paytda ATF, kokarboksilaza, kozimaza va hokazo kofermentlarni aniqlashdi. Loman va Shyuster kokarboksilaza achitqilari vitamin B₁₂ ning pirofosfatli efiri ekanligini isbotlashdi. Keyinchalik aniqdanishicha, kofermentlarning ko’pchiligi faqat vitaminlarning emas, balki nukleotidlar asosini xam tashkil etar ekan. Bu ishlarning barchasi Todd tomonidan DNK va RNK ning kimyoviy tuzilishini aniqlashga olib keldi: Ilmiy izlanishlarni amalga oshirish uchun xromatografiya, UB-, IQ- spektroskopiya usullari keng foydalanildi. Bor-yo’g’i ikki yildan keyin, ya’ni 1953- yilda Dj. Uotson (1928 yil) va F.Krik (1916-yil)lar DNK molekulasi qo’sh spiralli tuzilishi konsepsiyasini ishlab chiqdilar; o’zaro vodorod bog’lari yordamida bu molekulalarning juftlanishi konsepsiyasi irsiy replikatsiya sabablari ekanligini tushunishga yordam berdi, molekulyar biologiya va hozirgi zamon genetikasini shakllantirdi. Bu konsepsiyalar RSA, kristal­lografiya, difraksion tahlil kabi zamonaviy tadqiqot usullaridan foydalanib, Todd boshchiligidagi olimlar xulosasi asosida yaratilgan edi. Keyingi rivojlanish darajasi RSA, kristallografiyani kimyoviy tahlilga bog’lik bo’lmasdan, mustaqil ishlash imkoniyatini berdiki, 1955- yili D. Xodjin tomonidan vitamin B₁₂ tuzulishini RSA usuli bilan aniqladi. RSA usulining boshqa fizikaviy usullar hamkorligida (YaMR spektrosko­piya, mass-spektrometriya) organik kimyoga kirib kelishi bir qator tuzilishi murakkab formulalarni o’rganishga yo’l ochib berdiki, organik kimyo o’zining dastlabki klassik usullari yordamida modda molekulasini parchalab o’rganish kabi og’ir mexnatni rad etish imkoniyatiga erishdi.
Bu kabi yutuqlar 60-yillar o’rtalarida boshlangan organik kimyo fani rivojlanishining IV bosqichini belgiladi. Organik kimyoning bu rivojlanish bosqichi biologiya fani bilan uzviy bog’liq bo’ldi. Fizikaviy tadqiqot usullari kimyoviy tahlilni yengillashtirgan bo’lsa ham, organik sintez usu­li hali ham ilgaridagidek qudratini yo’qotmagan va kundan-kun o’z imkoniyatini va aniqlik chegarasini kengaytira boshladi. Albatta, sintez organik kimyo fani va sanoatining hayotiy manbai bo’lgan, bo’lmoqda va shunday bo’lib qoladi.
III va IV davrdagi organik kimyo fani rivojlanish bosqichidagi sintezning asosiy yutuqlari:
- yangi maxsus reagentlarning kashf qilinishi,
- Vudvord-Xoffmanlarning orbital simmetriyaning saqlanish qoidasi,
- dinamik stereokimyo tushunchalarining shakllanishi bo’ldi. AQSh olimi R.Vudvord (1917-1979-yy.) asosan murakkab va biologik muhim organik moddalar sintezi bilan shug’ullangan. U umrining so’nggi yillarigacha tabiayda mavjud va laboratoriya usuli bilan aniqlash mumkin bo’lmagan birikmalar sintezini amalga oshirgan (1965-yili Nobel mukofoti sazovori). Masalan: 1944-yilda xinin, 1949 - sempervirin alkaloidi, 1950 - patulin antibiotigi, 1951 - kortizon va holesterin, 1954 - strix­nin va lanosterin, 1956 - rezerpin, norborneol sintezlarini amalga oshirdi.
Bu sintezlar qanday qiyinchilik bilan amalga oshirilganini tasavvur qilish uchun vitamin B₁₂ sintezi haqida to’xtalamiz: Vitamin B₁₂ siankobalamin murakkab moddalardan biri bo’lib, uning yetishmaslshi organizm anemiyasiga olib keladi. Bu vitaminning asosi-tekis makrosiklik korin halqasi-beshta azotli xalqa tutgan birikma, uning markaziy qismida kom­pleks hosil qiluvchi kobalt ioni azot atomlari bilan koordinasilanadi. Birinchi marta vitamin B₁₂ bir necha tonna jigarni qayta ishlab ajratib olingan bo’lsa, uning struktur tuzilishini aniqlash uchun Todd 8 yil vaqt sarflagan. 1961-yili kuzida Vudvord shveysariyalik kimyogar Eshenmozer bilan hamkorlikda vitamin B₁₂ sinteziga kirishdi. Siankobalamin xalqasining A, D qismini Vudvord B, S qismini Eshenmozer sintez qila boshladilar. 60-70- bosqichdan iborat bu sintezni bajarish uchun faqat Garvarddagi Vudvord laboratoriyasida 11 yil davomida 70 aspirant va tadqiqotchilar uzluksiz ishladilar. Hamkorlikdagi sintez 1972- yili vitamin B₁₂ dan kobir kislotasini olish bilan yakullandi. Kobir kislota sun’iy yo’l bilan osongina B₁₂ vitaminiga o’tishi mumkin. 1964-yili B₁₂ vitamini sintezida, boshlang’ich pirrolidon xalqasi tutgan birikmani olish jarayonida Vudvord 26 yoshli nazariyotchi olim R. Xoffmanni hamkorlikka taklif etdi.
AQSh olimi R. Xoffman (1937-yil) ning asosiy ishlari kimyoviy ki­netika va reaksiya mexanizmini o’rganishga qaratilgan, 1964-yili murakkab
organik molekulalar molekulyar orbitallarini tuzish va ulardagi σ-
elektron bog’lar sistemasining konformasiyalari tadqiqoti va
hisoblashlarni amalga oshirdi, faol komplekslar uchun mumkin bo’lgan kon­
figurasiya haqida xulosasini yaratdi.
Yana Vudvord ishlariga qaytadigan bo’lsak u 1945-yili penisillin, 1949 –yilda patulin, 1952-yilda terramitsin va biomisin, 1963-yilda streptomisin tu zilishini isbotladi. 1952 -yili Dj. Uilkinson bilan bir vaqtda disiklopentadiyenilning Fe(II) ioni bilan kompleks birikmasi sendvich strukturali ekanligini, uning aromatik xossalarini isbotladi va uni ferrotsen deb atadi.
Hozirgi kunda Vudvord ishlari natijasida organik sintez san’at darajasiga ko’tarildi. Reagentlar sifatida metallorganik birikmalarning u ishlatilishi, ayniqsa, koordinasion birikmalar kimyosining rivojanishi oqibatida anorganik kimyoning qayta tug’ilish davri boshlandi deb hisoblash , mumkin. Fizikaviy tadqiqot usullari- ning (RSA, YaMP, EPR spektoskopiyasi, mass-spektrometriya) ulkan muvaffaqi- yatlari kimyogarlarga makromolekulyar moddalar fazoviy tuzilishi va ularning biologik ahamiyatini tushunishga yordam berdi. Kimyogar-bioorganik uchun bu tadqiqot natijalari fermentlar ta’sirini chuqurroq tushunish, biologik jarayonlarda ikkilamchi va uchlamchi strukturalardagi nokovalent ta’sirlarning mohiyatini tu­shunish imkoniyatini beradi.
Hozirgi zamon bizning rivojlanishimiz o’zining burilish nuqtasida turibdi, bugungi EHM asrida ikki yo’nalish juda dolzarb hisoblanadi:
- aholi sonini hisobga olish,
- energiya bilan ta’minlash muammolari.
Organik kimyoning keyingi rivojlanishi qishloq xo’jaligi zararkunandalariga qarshi yangi agentlar ishlab chiqarish, farmasevtika yo’nalishlariga qaratiladi. 1974 yildagi neft krizisi insoniyat bu xom ashyodan ayovsizlarcha foydalanayotganini isbot etdi. Hozirgacha asosiy ener­giya manbai sifatida GESlardan tashqari toshko’mir, neft, tabiiy gaz xizmat qilmoqda. Endi bularni tejash va termoyadroviy reaksiyalar asosida energiya ishlab chiqarish insoniyat oldidagi keyingi muammodir. Bu vazifa taxminan XXI asr o’rtalarida amalga oshishini hisobga olsak ungacha bor imkoniyatlardan tejab-tergab foydalanish insoniyat oldidagi asosiy vazifadir. Mavjud texnologik jarayonlarda mikrobiologik sintez muhim bosqich hisoblanadi, chunonchi pivo ishlab chiqarish, teri oshlash va oziq-ovqat sanoatida mikroorganizmlar asosiy zanjir bosqichlaridan biri hisoblanadi.
Oxirgi yillardagi ferment tizimlarini ajratish, tozalash va ularni barqaror shaklga aylantirish muhim yutuqlardan biridir. Bu xildagi "immobillashgan ferment" tizimlarini sanoatda ishlatish muammolari bugun­gi kunning dolzarb vazifasidir. Bulardan eng tez xal qilinishi lozim va­riant sellyuloza polimerlarini kandga aylantirish sanoatidir. Ferment strukturaviy tuzilishi va xossalari sohasidagi bilimlar yig’indisi tez orada sanoat miqyosida fermentsimon makromolekulalarni katalizator si­fatida ishlatish muammosini xal qilishi lozim. Bu sohadagi Merrifild usuliga binoan polimer asoslar yaratish, ularni yuqori polipeptidlar va piolikondensatlanish mahsulotlari olishda ishlatilishini ta’minlash bugun'i yosh kimyogarlarning asosiy vazifasi bo’lishi kerak.