Witamina B12 (kobalamina) to niezwykle złożony związek organiczny, który w organizmie ludzkim pełni funkcję regulatora produkcji erytrocytów. W centrum cząsteczki znajduje się atom kobaltu na +III stopniu utlenienia, koordynowany do atomów azotu sprzężonych pierścieni pirolowych. Zapotrzebowanie dorosłego człowieka wynosi 2,4 μg na dobę i jest zaspokajane głównie za pomocą produktów pochodzenia zwierzęcego. Niedobór może prowadzić do anemii makrocytarnej (przebiegającej ze zwiększoną objętością czerwonych krwinek).
W latach 60. ubiegłego wieku postanowiono otrzymać witaminę B12 w laboratorium, okazało się to jednak niesłychanie dużym wyzwaniem. Cel został osiągnięty w 1973 roku po blisko dwunastu latach badań prowadzonych równolegle przez zespół Roberta Burnsa Woodwarda (Uniwersytet Harvarda w Cambridge, Massachusetts) oraz zespół Alberta Eschenmosera (Politechnika Federalna w Zurychu). W prace zaangażowanych było ponad 100 naukowców z 19 krajów, a końcowy schemat syntezy cząsteczki kobalaminy składał się z 95 etapów!
Zastanówmy się teraz, dlaczego akurat ta synteza okazała się prawdziwym Mount Everest chemii organicznej:
- Wydajność całego procesu – skoro potrzeba było aż 95 reakcji, aby otrzymać końcowy produkt, to aż ciężko sobie wyobrazić, jakich ilości substratów musieli użyć naukowcy w początkowych etapach swoich badań. Zakładając wydajność każdego kroku na poziomie 90% (co jest często bardzo trudnym do uzyskania wynikiem w typowej chemii organicznej), otrzymujemy całkowitą wydajność równą (0,9 95 ) * 100% = 0,0045%!
- Stereochemia – witamina B12 posiada aż 9 asymetrycznych atomów węgla, co w teorii daje możliwość uzyskania 29 = 512 różnych stereoizomerów. Zmiana konfiguracji przy choćby jednym centrum chiralności prowadzi do istotnych zmian we właściwościach danego związku, dlatego też cała synteza musiała być wysoce stereoselektywna.
- Aparatura i techniki analityczne – mówimy o czasach odległych o ponad 50 lat, zatem musimy mieć świadomość, że stosowane ówcześnie metody odeszły już dawno w zapomnienie w dzisiejszej chemii organicznej. Wysokosprawna chromatografia cieczowa, Spektrometria mas, NMR oraz inne użyteczne dzisiaj narzędzia, w latach 60. ubiegłego wieku były nadal w powijakach, co jeszcze bardziej podnosi rangę tego osiągnięcia.
Wielkie dokonania nikomu nie przychodzą z łatwością, ale radość z końcowego sukcesu wynagradza wszelkie trudy. Za swoje zasługi w dziedzinie syntezy organicznej Robert Burns Woodward otrzymał Nagrodę Nobla w 1965 roku, natomiast historia o otrzymaniu witaminy B12 zostanie na zawsze zapamiętana jako jedno z największych osiągnięć XX-wiecznej chemii.