Artis Kinēns, Organiskās sintēzes institūta (OSI) Organiskās sintēzes perspektīvo tehnoloģiju laboratorijas pētnieks. Artis strādā pie jaunu katalizatoru izstrādes ilgtspējīgai un videi nekaitīgai ķīmijai.
Apskatot savu labo un kreiso plaukstu, pirmajā tuvinājumā tās izskatās vienādas. Taču, ja vērīgi apskatām abas plaukstas, redzam, ka pirkstu telpiskais izkārtojums ir atšķirīgs un viena plauksta ir kā otras spoguļattēls. Arī molekulu līmenī sastopami šādi pāri – no vienas puses molekulas šķiet identiskas, bet telpiski tās ir atšķirīgas un viena ir otras spoguļattēls. Šādās molekulas sauc par enantiomēriem un šo parādību – par spoguļizomēriju. Lai arī enantiomēru fizikālās un ķīmiskās īpašības ir identiskas, tomēr to bioloģiskā aktivitāte var būtiski atšķirties. Tā, piemēram, viens no enantiomēriem var darboties kā zāļviela, taču tā spoguļattēls var būt bioloģiski neaktīvs vai pat ar pretēju darbību. Artis Kinēns izstrādā jaunas metodes specifiski viena enantiomēra iegūšanai, īpaši pievēršot uzmanību tādu metožu izstrādei, ko varētu izmantot farmaceitiskajā rūpniecībā.
Arta zinātniskais sapnis ir izgudrot ideālo katalizatoru, kas būtu pielietojams jebkura enantiomēra sintēzē. Smejoties viņš saka: “Maisīsi uz vienu pusi, iegūsi vienu enantiomēru, maisīsi uz otru pusi – otru.”
Ir zināmas vairākas pieejas viena specifiska enantiomēra iegūšanai. Vissenākā metode balstās uz neselektīvu abu spoguļizomēru maisījuma iegūšanu un vēlāku enantiomēru atdalīšanu. Šīs metodes galvenais trūkums ir sarežģītais enantiomēru atdalīšanas process – tas dažkārt ir laikietilpīgs un izmaksu ziņā dārgāks nekā pašu vielu iegūšana. Alternatīva – izmantot metodi, kuras rezultātā iegūst tikai vienu no spoguļizomēriem. Šo metodi sauc par enantioselektīvo sintēzi un tajā plaši izmanto pārejas metālu katalizatorus – vielas, kas veicina vēlamās ķīmiskās pārvērtības. Neskatoties uz to, ka pārejas metālu katalizatori tiek izmantoti mazos daudzumos, vēlāk to atdalīšana no reakcijas galaprodukta ir resursu ietilpīga. Šī ir īpaši liela problēma zāļvielu ražošanā, jo, pārejas metālu augstās toksicitātes dēļ, pastāv stingri ierobežojumi uz pieļaujamo pārejas metālu piemaisījumu daudzumu gatavajās zāļvielās.
Visjaunākā pieeja ir izmantot organokatalizatorus – katalizatorus, kas nesatur metālus, bet ir tikpat efektīvi. Par šīs pieejas aktualitāti liecina fakts, ka 2021. gadā par enantioselektīvu organokatalītisku procesu izstrādi Benžaminam Listam un Deividam Makmilanam piešķīra Nobela prēmiju ķīmijā. Likumsakarīgi, ka daudzi zinātnieki, tai skaitā arī Artis, veic pētījumus tieši šajā aktuālajā virzienā.
Promocijas darba ietvaros Artis izveidoja uz dimetilaminopiridīna (DMAP) bāzes balstītu hirālu katalizatoru bibliotēku. Sadarbībā ar zāļvielu ražotāju Pfizer iegūtie katalizatori tika veiksmīgi pielietoti enantioselektīvā tetrazolu hemiaminālu sintēzē, kas paver jaunas iespējas veikt enantisoelektīvu priekšzāļu izstrādi. Tagad, turpinot iesākto jau pēcdoktorantūras projektā, Artis meklē šo katalizatoru pielietojuma iespējas farmācijas rūpniecībā izmantojamām ķīmiskām pārvertībām.
Viens no Arta pētījumu virzieniem ir organokatalizatoru izmantošana enantiomēri tīru ciānhidrīnu sintēzē. Ciānhidrīni ir vērtīgi būvbloki ar plašu pielietojumu sintētiskajā ķīmijā, jo satur divas viegli modificējamas funkcionālās grupas – ciāno un hidroksi grupas. Enantiomēri tīrus ciānhidrīnus iegūst izmantojot titāna kompleksu katalizatorus. Artis strādā pie šo savienojumu iegūšanas, izmantojot organokatalizatorus.
Otrs Arta pētījumu virziens ir šo katalizatoru pielietošana dinamiskās kinētiskās sadalīšanas procesos (DKS). DKS procesā kā izejviela tiek izmantos viegli iegūstams spoguļizomēru maisījums ar attiecību 1:1, kas procesa rezultātā tiek pārvērsts par vienu enantiomēru.
Kopumā, Arta pēcdoktorantūras projekta mērķis ir izstrādāt jaunus katalizatorus ilgtspējīgai un videi nekaitīgai ķīmijai, kuras rezultātā iespējams iegūt gan sintētiskajā ķīmijā, gan farmaceitiskajā rūpniecībā vērtīgas enantiomēri tīras vielas.
Atbildot uz jautājumu, kas Arti aizrauj zinātnē, viņš saka:“Tā ir izaicinājumiem bagāta ikdiena. Gatavu recepšu nav. Balstoties uz savu pieredzi un pieejamo informāciju, mainot sastāvdaļas, pētnieks meklē paņēmienus, lai recepte strādātu un galarezultātā tiktu iegūts vēlamais produkts. Darbs un dzīve zinātnē ir sava veida atkarība. Dažkārt jūtos kā izmeklētājs, kurš mēģina saprast molekulu motīvus uzvesties tieši tā, kā tās uzvedas, kā arī piespiest tām darīt citādāk kā ierasts.”
Artim ir svarīgi būt par piemēru arī jaunajai paaudzei: “Lai mani bērni un, cerams, mazbērni varētu teikt: “Redzi, tētis vai vecaistēvs tāāāds profesors-zinātnieks, tāāā strādāja! Viņam tik labi sanāca! Es arī gribu strādāt zinātnē!””.
Par zinātnes procesu Artim ir šāda atziņa: “Reizēm jāizdara solis atpakaļ, lai ieraudzītu bildi pilnībā.”
Pētījums “Stereoselektīva Lūisa bāzes katalīze ilgtspējīgiem ķīmijas procesiem” top pateicoties pēcdoktorantūras pētniecības atbalsta projektam Nr. 1.1.1.2/VIAA/3/19/589.