Khóa học hữu cơ cấp tốc

KHÓA HỌC HỮU CƠ CẤP TỐC (JAKOB MAGOLAN –
NHÀ HÓA HỌC HỮU CƠ)
Tơi muốn bạn tự hỏi mình, bạn cảm thấy thế nào khi nghe từ "hóa học hữu cơ"?
Bạn nghĩ gì về? Hầu hết mọi trường đại học đều cung cấp một khóa học như
vậy gọi là "hóa học hữu cơ", một khóa học rất phức tạp và mệt mỏi về hóa học
hữu cơ, với rất nhiều nội dung khiến sinh viên phàn nàn, nếu bạn muốn trở
thành bác sĩ, nha sĩ hoặc bác sĩ thú y, bạn sẽ để làm tốt mơn học này, đó là lý do
tại sao rất nhiều học sinh xem môn học này như một ... chướng ngại vật trong
tương lai. Họ sợ nó, ghét nó, và gọi nó là "sa thải". Mơn học này tàn nhẫn đến
mức nào đối với những người trẻ tuổi - hãy đánh gục họ. Và nhận thức đó đã lan
rộng ra ngồi khn viên trường đại học từ lâu. Có một sự lo lắng chung xung
quanh bốn từ này.
Tơi tình cờ u thích ngành học này và tơi nghĩ không thể bào chữa được rằng
chúng tôi đã định vị nó theo cách này. Nó khơng tốt cho xã hội và khoa học, và
tơi khơng nghĩ nó phải như vậy. Tơi khơng nói rằng nội dung khóa học nên đơn
giản hơn, khơng nên đơn giản hóa nó. Nhưng nhận thức của bạn về bốn từ đó
khơng nên được định nghĩa bằng kinh nghiệm của những sinh viên tiền thiền,
những người mà nói sự thật là họ đang trải qua một khoảng thời gian rất lo lắng
trong cuộc đời của họ. Vì vậy, tơi nói ở đây hơm nay bởi vì tơi tin rằng những
điều cơ bản của hóa học hữu cơ là có giá trị và tơi nghĩ rằng nó có thể tiếp cận
được với tất cả mọi người và hơm nay, tơi muốn chứng minh điều đó cho mọi
người. Bạn có thể cho tơi thử nó khơng?
Đây là một cây bút epinephrine đắt tiền. Nó chứa một loại thuốc gọi là
epinephrine. Epinephrine tái tạo nhịp tim và ngăn ngừa các phản ứng dị ứng
chết người. Chỉ cần một cú đâm ở đây sẽ hiệu quả. Nó giống như cơng tắc đánh
lửa kích hoạt cơ chế chiến đấu hoặc bỏ chạy trong tôi. Nhịp tim và huyết áp của
tôi tăng lên, cho phép máu chảy vào các cơ. Đồng tử của tôi sẽ giãn ra và tôi sẽ
cảm thấy có một lực. Đối với nhiều người, adrenaline là sự sống và cái chết. Nó
giống như một phép màu nhỏ mà bạn có thể nắm giữ giữa các ngón tay của
mình.
Đây là cấu trúc hóa học của epinephrine. Đây là những gì hóa học hữu cơ trơng

như thế này. Giống như một loạt các dòng và chữ cái ... đối với nhiều người, nó
khơng có ý nghĩa. Tơi muốn cho bạn xem bức tranh này trông như thế nào đối
với tơi. Tơi thấy một vật rắn, có độ sâu vững chắc và một phần quay, và nó cũng
đang quay. Chúng tơi gọi nó là một hợp chất hoặc phân tử, và nó có 26 nguyên


tử liên kết với nhau bằng các nguyên tử. Sự sắp xếp độc đáo của các nguyên tử
này xác định các đặc tính của adrenaline, nhưng chưa ai từng nhìn thấy chúng
tận mắt, vì chúng rất nhỏ, vì vậy chúng tơi gọi đây là một hình ảnh nghệ thuật,
và tơi sẽ giải thích cho bạn biết nó nhỏ như thế nào. Ở đây, tơi hịa tan ít hơn
nửa miligam epinephrine trong nước. Tương đương với khối lượng của một hạt
cát. Số lượng phân tử adrenaline trong đó là một triệu khối. Đó là 18 số khơng.
Con số này thật khó tưởng tượng. 7 tỷ người sống trên hành tinh này? Hay 400
tỷ ngơi sao trong Dải Ngân hà? Nó q xa. Để ước tính gần đúng, bạn phải hình
dung tất cả cát trên tất cả các bãi biển, đáy biển, đáy hồ và thu nhỏ tất cả lại để
vừa với ống nghiệm này.
Adrenaline nhỏ đến mức chúng ta sẽ không bao giờ nhìn thấy nó, thậm chí
khơng phải bằng kính hiển vi, nhưng chúng ta biết nó trơng như thế nào bởi vì
nó có thể nhìn thấy được bằng các dụng cụ phức tạp có cái tên thú vị như
"Quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân". Vì vậy, dù có nhìn thấy hay khơng, chúng
ta cũng biết phân tử này từ trong ra ngồi. Chúng ta biết rằng nó được tạo ra từ
bốn loại nguyên tử khác nhau, hydro, carbon, oxy và nitơ. Đây là những màu
được sử dụng để đại diện cho chúng. Mọi thứ trong vũ trụ đều được tạo thành từ
những quả cầu nhỏ này, mà chúng ta gọi là nguyên tử. Có khoảng 100 thành
phần cơ bản như vậy, và chúng đều được tạo thành từ ba hạt nhỏ hơn: proton,
neutron và electron. Chúng tôi xếp các nguyên tử này vào bảng nguyên tố quen
thuộc này. Chúng tôi đặt cho mỗi nguyên tử một cái tên và một con số. Nhưng
sự sống như chúng ta biết nó khơng cần tất cả những ngun tử này, chỉ cần một
tập hợp con nhỏ hơn, và thế là xong. Và có 4 nguyên tử đặc biệt nổi bật. Chúng
là khối cấu tạo chính của sự sống và là 4 nguyên tử trong adrenaline: hydro,

carbon, nitơ và oxy. Điều tôi sẽ nói tiếp theo là phần quan trọng nhất. Khi các
nguyên tử này liên kết với nhau để tạo thành phân tử, chúng tuân theo những
quy luật nhất định. Hydro tạo thành một liên kết hóa học, oxy ln tạo thành hai
liên kết, nitơ tạo thành ba liên kết và cacbon tạo thành bốn liên kết. Đó là nó.
HONC - 1, 2, 3, 4. Nếu bạn có thể đếm đến bốn và viết sai chính tả từ "honk
(bấm cịi; âm thanh giống như honc)", bạn sẽ nhớ nó suốt đời.
Đây là bốn bát của những thành phần này. Chúng ta có thể sử dụng chúng để
xây dựng các phân tử. Hãy bắt đầu với adrenaline. Các liên kết này giữa các
nguyên tử được tạo ra từ các electron. Các nguyên tử hình thành liên kết với các
electron, giống như vươn ra và kéo các nguyên tử bên cạnh. Với hai electron
trong mỗi liên kết, nó giống như bắt tay, và tất nhiên là bắt tay nhau, chúng
không phải là vĩnh cửu. Họ có thể bng bỏ một ngun tử này và nắm lấy một


nguyên tử khác. Chúng tôi gọi đây là một phản ứng hóa học, trong đó các
ngun tử hốn đổi đối tác để tạo ra các phân tử mới. Xương sống của
epinephrine được tạo thành phần lớn từ các nguyên tử carbon, điều này rất phổ
biến. Carbon là vật liệu xây dựng phổ biến nhất trong cuộc sống bởi vì nó có
nhiều tay và có độ "bắt tay" vừa phải. Đó là lý do tại sao chúng tơi định nghĩa
hóa học hữu cơ là ngành nghiên cứu các phân tử cacbon.
Nếu chúng ta tạo ra các phân tử nhỏ nhất mà chúng ta có thể nghĩ ra phù hợp
với các quy tắc, chúng sẽ hiển thị các quy tắc của chúng ta và có những cái tên
quen thuộc: nước, amoniac và metan, H₂O, NH3 và CH4. "Hydro", "Oxy" và
"Nitrogen", chúng tôi sử dụng cùng tên (làm nguyên tử cấu thành) cho ba phân
tử tảo cát này. Chúng vẫn tuân theo các quy tắc vì chúng có một, hai và ba chìa
khóa tương ứng giữa chúng. Đó là lý do tại sao oxy được gọi là "O2".
Tơi có thể cho bạn thấy đốt cháy là gì. Đây là khí cacbonic, CO2. Chúng tơi đổ
nước và ơxy vào đó, và chúng tơi đặt một số nhiên liệu dễ cháy ở bên cạnh.
Những nhiên liệu này chỉ bao gồm hydro và carbon. Do đó, [propan, butan,
octan] được gọi là hydrocacbon. Cách đặt tên của chúng tôi thực sự rất sáng tạo.

Khi các phân tử này va chạm với oxy, như trong động cơ hoặc lị nướng, chúng
giải phóng năng lượng và tái kết hợp, và mỗi nguyên tử carbon cuối cùng trở
thành trung tâm của phân tử carbon dioxide, lấy hai nguyên tử oxy, và tất cả các
nguyên tử hydro cuối cùng trở thành một phần của phân tử nước, và mọi nguyên
tử đều tuân theo các quy tắc. Các quy tắc này không phải là tùy chọn, và các
phân tử lớn hơn cũng phải tuân theo các quy tắc, chẳng hạn như ba quy tắc này.
Đây là loại vitamin yêu thích của chúng tơi, [vitamin C] bên cạnh loại thuốc u
thích của mọi người, [caffeine]
Và morphin - một trong những câu chuyện quan trọng nhất trong lịch sử y học.
Nó đánh dấu lần đầu tiên y học thực sự chiến thắng nỗi đau thể xác. Mỗi phân
tử đều có một câu chuyện, và tất cả đều được xuất bản. Những câu chuyện này
được viết bởi các nhà khoa học để các nhà khoa học khác đọc, vì vậy chúng tơi
có một số cách diễn đạt hữu ích để nhanh chóng vẽ các phân tử trên giấy và tôi
sẽ dạy bạn cách làm điều đó.
Hãy đặt adrenaline trên một tờ giấy, và thay thế tất cả các hình cầu bằng các chữ
cái đơn giản, những liên kết hóa học nằm trên cùng một mặt phẳng của tờ giấy
sẽ trở thành những đường thẳng bình thường và những liên kết hướng ra mặt
trước hoặc mặt sau của tờ giấy trở nên nhỏ hơn. tam giác, ảo và thực của tam
giác nhỏ thể hiện chiều sâu. Thay vì thực sự vẽ các nguyên tử cacbon này,


chúng ta bỏ qua chúng để tiết kiệm thời gian. Cacbon được biểu diễn bằng các
giao điểm giữa các liên kết. Chúng tôi cũng bỏ qua hydro gắn với mỗi carbon,
bởi vì bất cứ khi nào carbon cho thấy ít hơn bốn liên kết, chúng ta biết có hydro
ở đó. Một điều cuối cùng cần làm với liên kết giữa OH và NH. Hãy xóa các
phím này để làm cho nó ngắn gọn hơn, và chúng ta đã hồn tất. Đây là cách
chuyên nghiệp để vẽ các phân tử. Đây là loại hình ảnh bạn thấy trên các trang
wiki.
Cần phải thực hành một chút, nhưng tôi chắc rằng mọi người ở đây đều có thể
làm được, nhưng ngày nay bạn chỉ cần biết rằng đây là epinephrine, hoặc

adrenaline, cả hai đều giống nhau. Nó được tiết ra bởi tuyến thượng thận. Phân
tử này hiện đang bơi trong cơ thể bạn. Nó là một phân tử tự nhiên. Chiếc bút
này chỉ cung cấp cho bạn một triệu khối lập phương của những phân tử này
trong nháy mắt.
Chúng ta có thể lấy adrenaline từ tuyến thượng thận của cừu hoặc bò, nhưng đó
khơng phải là nguồn gốc của thứ này. Epinephrine này được sản xuất trong một
nhà máy - bằng cách ghép các phân tử nhỏ lại với nhau, chủ yếu có nguồn gốc
từ dầu mỏ. Đây là 100% tổng hợp. Từ "tổng hợp" có thể khiến một số người
cảm thấy khó chịu. Nó khơng khiến chúng ta cảm thấy an tồn như từ “tự
nhiên”. Nhưng không thể phân biệt được hai phân tử. Chúng tơi khơng nói về
hai chiếc xe sắp ra khỏi dây chuyền lắp ráp. Một chiếc xe có thể có vết xước,
nhưng bạn khơng thể làm xước một nguyên tử. Hai phân tử giống hệt nhau theo
nghĩa siêu thực, gần như tốn học. Trong lĩnh vực của kích thước ngun tử,
tốn học có thể nói là chạm đến thực tế. Và một phân tử adrenaline ... nó khơng
cịn nhớ nó đến từ đâu. Nó là chính nó, và một khi nó được tạo ra, các từ "tự
nhiên" hay "tổng hợp" không quan trọng, và thiên nhiên tổng hợp phân tử theo
cách chúng ta làm, chỉ có thiên nhiên mới làm điều đó tốt hơn chúng ta.
Trước khi sự sống xuất hiện trên Trái đất, tất cả các phân tử đều nhỏ và đơn
giản: carbon dioxide, nước, nitơ, chỉ là một vài thứ đơn giản. Sự ra đời đã thay
đổi điều đó. Sự sống đã mang đến cho các nhà máy sinh tổng hợp dựa trên ánh
sáng mặt trời, trong đó các phân tử nhỏ va chạm với nhau và trở thành các phân
tử lớn: carbohydrate, protein, axit nucleic, vơ số sáng tạo tuyệt vời. Thiên nhiên
là nhà hóa học hữu cơ ban đầu, và sự sáng tạo của cô ấy cũng lấp đầy bầu trời
với lượng oxy mà chúng ta hít thở, loại oxy năng lượng cao này.
Tất cả các phân tử này được tiêm năng lượng của mặt trời và được lưu trữ giống
như một cục pin. Vì vậy, thiên nhiên được tạo ra từ các chất hóa học. Có lẽ các


bạn có thể giúp tơi lấy lại từ "hóa học" vì nó đã bị quỷ hóa. Nó khơng có nghĩa
là độc hại hoặc có hại, nhân tạo hoặc phi tự nhiên. Nó chỉ có nghĩa là "cái gì

đó", được chứ?
Khơng tồn tại than củi khơng hóa chất. Thật là nực cười.
Tơi muốn nói về một từ khác. "Tự nhiên" khơng có nghĩa là "an tồn", như tất
cả các bạn đều biết. Có một số hóa chất độc hại trong tự nhiên, một số thì ngon,
và một số thì…
Độc và ngon.
Cách duy nhất để biết thứ gì đó có hại hay khơng là thử nghiệm nó, và tơi khơng
nói rằng hãy để mọi người tự làm thí nghiệm. Nhà độc chất học chun nghiệp:
Chúng tơi có những người này. Họ được đào tạo bài bản và bạn nên tin tưởng
họ như tơi.
Các phân tử trong tự nhiên có ở khắp mọi nơi, kể cả những phân tử đã bị phân
huỷ thành hỗn hợp màu đen mà chúng ta gọi là dầu mỏ. Chúng tơi tinh chỉnh
các phân tử này. Khơng có gì bất thường về chúng. Chúng tơi thanh lọc chúng.
Chúng tôi dựa vào chúng để cung cấp năng lượng - có nghĩa là mỗi nguyên tử
carbon được chuyển đổi thành phân tử carbon dioxide. Đó là một loại khí nhà
kính làm xáo trộn khí hậu của chúng ta. Có thể biết hóa học này giúp một số
người chấp nhận thực tế đó dễ dàng hơn, nhưng những phân tử này khơng chỉ là
nhiên liệu hóa thạch. Chúng cũng là những ngun liệu thơ rẻ nhất hiện có và có
thể được sử dụng cho q trình "tổng hợp". Chúng tơi sử dụng những phân tử
này giống như những viên gạch LEGO. Chúng tôi đã học cách kết nối chúng
hoặc tách chúng ra với điều khiển chính xác. Tơi đã tự mình thực hiện rất nhiều
công việc tổng hợp và tôi vẫn nghĩ rằng thật khó tin khi có thể làm được điều
này. Những gì chúng tơi đã làm giống như đặt rất nhiều hộp gạch vào máy giặt
để lắp ráp Lego, và nó đã hoạt động.
Chúng ta có thể tạo ra các phân tử giống hệt như tự nhiên, như epinephrine,
hoặc chúng ta có thể tạo ra các phân tử của riêng mình từ đầu, như hai phân tử
này. Một loại có thể làm giảm các triệu chứng của bệnh đa xơ cứng; loại kia có
thể điều trị một loại ung thư máu được gọi là u lympho tế bào T. Một phân tử có
kích thước và hình dạng phù hợp giống như cắm một chiếc chìa khóa vào ổ
khóa, và khi nó vừa vặn, nó có thể can thiệp vào cơ chế hóa học của bệnh tật.

Đó là cách hoạt động của thuốc. Dù tự nhiên hay tổng hợp, chúng đều chỉ là
những phân tử hoàn toàn phù hợp ở một vị trí quan trọng.


Nhưng thiên nhiên tạo ra các phân tử tốt hơn chúng ta rất nhiều, vì vậy các phân
tử của tự nhiên tuyệt vời hơn chúng ta, như phân tử này. Phân tử được gọi là
vancomycin. Cô ấy đã thêm hai nguyên tử clo vào cái đầu to tuyệt đẹp này,
giống như một đôi hoa tai. Chúng tôi phát hiện ra vancomycin vào năm 1953
trong vũng lầy của rừng rậm Borneo. Nó được tạo ra bởi một loại vi khuẩn.
Chúng tơi khơng thể tổng hợp nó với giá rẻ trong phịng thí nghiệm. Nó q
phức tạp đối với chúng tơi, nhưng chúng tơi có thể thu hoạch nó từ nguồn tự
nhiên của nó, và chúng tơi đang làm vì nó là một trong những loại kháng sinh
mạnh nhất. Tài liệu của chúng tôi báo cáo các phân tử mới mỗi ngày. Chúng tơi
tạo ra các phân tử, hoặc tìm thấy chúng ở mọi ngóc ngách của hành tinh. Đó là
nguồn gốc của thuốc, và đó là lý do tại sao bác sĩ của bạn có những quyền năng
đáng kinh ngạc ...
Để điều trị nhiễm trùng chết người và nhiều vấn đề khác.
Các bác sĩ ngày nay giống như những hiệp sĩ trong bộ áo giáp sáng chói. Họ ra
trận khơng chỉ bằng lòng dũng cảm và sự điềm tĩnh mà còn với trang bị tuyệt
vời. Vì vậy, chúng ta đừng quên công lao của người thợ rèn trong bức tranh này,
bởi vì nếu khơng có áo giáp của người thợ rèn, mọi thứ sẽ khác một chút ...
Nhưng khoa học vượt xa y học. Đó là dầu, dung mơi, nước hoa, vải, tất cả nhựa,
đệm ghế mà bạn đang ngồi - tất cả đều là sản phẩm được sản xuất và chúng chủ
yếu là carbon, có nghĩa là tất cả đều là hóa học hữu cơ. Đó là một khoa học
phong phú.
Tơi vẫn cịn rất nhiều điều để nói đến ngày nay: phốt pho và lưu huỳnh và các
nguyên tử khác, tại sao chúng lại được kết nối theo cách này, tính đối xứng, các
cặp electron đơn lẻ, nguyên tử tích điện, cơ chế và phản ứng hóa học, và nhiều
hơn nữa, và quá trình tổng hợp mất nhiều thời gian thời gian để tìm hiểu.
Nhưng tơi khơng ở đây để dạy bạn hóa học hữu cơ - tơi chỉ muốn cho bạn xem

hóa học hữu cơ, và một người đàn ông trẻ tên là Weston Durland đã giúp tôi rất
nhiều ngày hôm nay, bạn đã thấy anh ấy đây rồi, anh ấy là sinh viên chưa tốt
nghiệp ngành hóa học. khá giỏi về đồ họa máy tính.
Tất cả các phân tử chuyển động mà bạn thấy ngày nay đều do Weston thiết kế.
Anh ấy và tơi muốn giúp giải thích khoa học phức tạp này bằng một bài thuyết
trình bằng hình ảnh như thế này. Nhưng mục tiêu chính của chúng tôi chỉ là
chứng tỏ rằng không cần phải sợ hãi về hóa học hữu cơ. Về cơ bản, nó là một
cửa sổ mà qua đó vẻ đẹp của thiên nhiên sẽ hiện ra phong phú hơn.