Vũ Thị Thanh Nhàn khi học ngành Hóa dược tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN. Hiện cô là nghiên cứu sinh tiến sĩ tại NUS. Ảnh: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN.

Trong tổng hợp hữu cơ, tăng nhiệt thường được hiểu là để phản ứng diễn ra nhanh hơn. Ở công trình do Vũ Thị Thanh Nhàn đứng tên đầu, nhiệt độ còn đóng vai trò như một “nút chọn”: 80 độ C hướng phản ứng tới 2,3-trans-dihydrofuran, còn 120 độ C cho furan.

Kết quả được công bố năm 2024 trên tạp chí Advanced Synthesis & Catalysis. Điều đáng chú ý không nằm ở việc tạo ra hai sản phẩm trong hai thí nghiệm tách biệt, mà ở khả năng đi từ cùng nhóm tiền chất và thay đổi hướng tạo sản phẩm bằng một thông số dễ xác định.

Nút chọn nằm ở nhiệt độ

Vũ Thị Thanh Nhàn tốt nghiệp ngành Hóa dược tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN. Nhà trường xác nhận cô thực hiện công trình khi còn là sinh viên năm thứ tư, làm việc trong nhóm của PGS.TS Mạc Đình Hùng và giữ vị trí tác giả đứng đầu bài báo.

Hiện trang thành viên nhóm nghiên cứu của GS Yixin Lu tại Đại học Quốc gia Singapore (NUS) liệt kê Vũ Thị Thanh Nhàn trong nhóm nghiên cứu sinh tiến sĩ, nhận Dean’s Graduate Fellowship. Sự chuyển tiếp từ một đề tài sinh viên sang đào tạo tiến sĩ giúp nhìn rõ hơn giá trị của công trình: đây không chỉ là một dòng thành tích trong hồ sơ mà còn là bài tập nghiên cứu nền tảng đã đưa một người trẻ đi sâu vào tổng hợp hữu cơ.

Vũ Thị Thanh Nhàn trong ảnh thành viên hiện tại của nhóm nghiên cứu tại NUS. Ảnh: Nhóm nghiên cứu GS Yixin Lu, NUS.

Furan và dihydrofuran đều là những khung vòng năm cạnh có một nguyên tử oxy. Chúng xuất hiện trong nghiên cứu sản phẩm tự nhiên, hóa dược và vật liệu, vì vậy việc tạo được các dẫn xuất khác nhau của hai khung này có ý nghĩa như xây thêm “viên gạch” cho quá trình thiết kế phân tử.

Tuy nhiên, khung cấu trúc có mặt trong hóa dược không đồng nghĩa hợp chất vừa tổng hợp đã là thuốc. Giá trị trực tiếp của nghiên cứu nằm ở phương pháp tạo phân tử; hoạt tính sinh học, độ an toàn hay hiệu quả điều trị sẽ cần những chuỗi thử nghiệm riêng.

Ở Việt Nam, hướng đi từ nhận diện đến biến đổi cấu trúc hợp chất cũng đã được PNM phản ánh qua bài viết về hóa học hữu cơ và hành trình nghiên cứu hợp chất thiên nhiên.

Một tiền chất, hai đường đi

Trong thí nghiệm, nhóm nghiên cứu tạo tại chỗ sản phẩm cộng Michael từ deoxybenzoin và chalcone. Hỗn hợp sau đó được gia nhiệt với iốt phân tử trong dimethyl sulfoxide, thường viết tắt là DMSO.

Dụng cụ thủy tinh trong phòng thí nghiệm hóa học. Ảnh minh họa, không phải thí nghiệm của nhóm Vũ Thị Thanh Nhàn. Ảnh: Rodolfo Clix/Pexels.

Khi giữ ở 80 độ C, phản ứng ưu tiên tạo các 2,3-trans-dihydrofuran. Tăng lên 120 độ C, hướng phản ứng chuyển sang các furan. Như vậy, nhiệt độ không chỉ làm thay đổi tốc độ mà trở thành điều kiện để chọn nhóm sản phẩm cần thu.

Điểm này giải quyết một khó khăn được chính nhóm tác giả nêu trong bài báo: dù furan và dihydrofuran gần nhau về cấu trúc, việc đi từ những nguyên liệu ban đầu thông dụng rồi chủ động chọn một trong hai khung vòng vẫn không đơn giản. Cách tiếp cận của nhóm giữ chung nền phản ứng, sau đó dùng nhiệt độ để tách hai hướng tổng hợp.

Công thức phản ứng không sử dụng chất xúc tác kim loại chuyển tiếp. Dẫu vậy, “không kim loại” chưa đủ để gọi một quy trình là xanh hoặc phù hợp sản xuất. Muốn đi xa hơn, vẫn phải đánh giá lượng iốt sử dụng, khả năng thu hồi dung môi, năng lượng gia nhiệt, độ an toàn và chất thải của toàn bộ quá trình.

Biến kết quả ngoài dự kiến thành phương pháp

Theo thông tin từ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, mục tiêu ban đầu của nhóm là tổng hợp furan. Trong quá trình làm thí nghiệm, Thanh Nhàn nhận thấy một điều kiện khác có thể tạo dihydrofuran. Phát hiện ấy chỉ trở thành kết quả khoa học khi được kiểm tra có hệ thống và diễn giải thành quy tắc điều khiển bằng nhiệt độ.

Đây là phần cho thấy vai trò của người làm nghiên cứu rõ hơn những con số thành tích. Một sản phẩm ngoài dự kiến có thể bị xem là phản ứng phụ; cũng có thể trở thành đầu mối cho một phương pháp mới nếu người thực hiện nhận ra sự khác biệt, đặt lại câu hỏi và chứng minh điều kiện tạo ra nó.

Phương pháp này mở thêm lựa chọn cho các nhà hóa học cần khảo sát nhiều dẫn xuất furan và dihydrofuran. Từ cùng nền nguyên liệu, họ có thể định hướng sản phẩm bằng cách thay đổi nhiệt độ thay vì thiết kế lại toàn bộ đường tổng hợp ngay từ đầu. Đây là lợi ích về mặt chiến lược tổng hợp, chưa phải bằng chứng về một ứng dụng y dược cụ thể.

Những hướng nghiên cứu như vậy nối tiếp một nền tảng dài hơn của các nhà khoa học nữ trong lĩnh vực tổng hợp hữu cơ và hóa dược.

Khoảng cách còn lại tới ứng dụng

Bài báo của Thanh Nhàn và cộng sự là nghiên cứu phương pháp ở quy mô phòng thí nghiệm. Công trình chưa trả lời liệu phản ứng có giữ được độ chọn lọc khi tăng quy mô, việc tinh sạch sản phẩm có thuận lợi hay chi phí tổng thể có phù hợp sản xuất.

Bài báo không công bố đánh giá hoạt tính sinh học của các dẫn xuất tạo ra. Vì thế, không nên suy diễn rằng các sản phẩm này có thể điều trị một bệnh cụ thể. Mối liên hệ với hóa dược nằm ở khả năng cung cấp khung phân tử cho các bước nghiên cứu tiếp theo.

Ở 80 và 120 độ C, chênh lệch chỉ là một biến số thí nghiệm. Nhưng từ biến số ấy, Vũ Thị Thanh Nhàn cùng nhóm nghiên cứu đã làm rõ hai hướng tạo sản phẩm. Với một nhà khoa học trẻ, giá trị đáng kể nhất không phải là kể câu chuyện “thành công sớm”, mà là cho thấy cách một quan sát ngoài dự kiến được chuyển thành kiến thức có thể kiểm tra và sử dụng lại.