Rafael Navrátil: Pomocí elektrochemie přeměňujeme alkoholy na nové sloučeniny

Vyrábět nové chemické sloučeniny rychleji, jednodušeji a levněji je cílem chemického i farmaceutického průmyslu. Možným řešením, jak toho dosáhnout, je vymyslet nové chemické reakce, které budou jednoduché a široce využitelné. Přesně o to se bude snažit náš stipendista Rafael Navrátil, který v březnu 2020 vycestuje na Scripps Research v San Diegu. „V týmu prof. Barana budu vyvíjet nové metody a vymýšlet, jak pomocí elektrochemických reakcí přeměnit snadno a široce dostupné výchozí látky, jakými jsou alkoholy, na nové sloučeniny, které by našly využití například ve farmaceutickém průmyslu,“ shrnuje svůj projekt Rafael Navrátil.

V březnu 2020 vyrážíte na roční stáž do skupiny profesora Phila Barana na Scripps Research v San Diegu. Jaká jsou vaše očekávání? Převládá těšení nebo spíše respekt?

Určitě se těším. Profesor Phil Baran samozřejmě vzbuzuje i velký respekt. Obecně je v jeho laboratoři a v řadě dalších výzkumných skupinách v USA vysoké pracovní nasazení, a především větší soutěživost než Čechách. Sám prof. Baran je známý tím, že jako student trávil v laboratoři velké množství času, pracoval přes noc a v laboratoři i přespával. Takže jsem zvědavý, jaké pracovní tempo v jeho laboratoři je a jak ho budu zvládat. Také cítím určitou zodpovědnost, abych dobře využil získané peníze. Ve vědě je to vždy rizikové.

Znal jste prof. Barana předem? Proč jste se rozhodl právě pro tuto laboratoř?

Práci prof. Barana sleduji již dlouho, téměř 10 let, na blogu jeho skupiny a z jeho vědeckých článků. Už dlouho tak mám dobrou představu o tom co, proč a jakým stylem dělá. Patří mezi současné špičky v chemii, jako jeden z mála skutečně posouvá organickou chemii dál. Asi před rokem a půl jsem začal uvažovat, že bych mohl jít pracovat právě k němu.

Měl jste konkrétní kritéria výběru? Chtěl jste cíleně do Ameriky?

Kdybych si vybíral podle země, tak bych zůstal v Evropě, protože je tu jednoduché cestovat. Stačí si sbalit kufr a odjet. Amerika je mnohem náročnější. Já si ale vybíral podle tématu výzkumu a moc se mi líbilo na jakých projektech skupina prof. Barana pracuje. Zpočátku jsem měl trochu obavu, jestli mě prof. Baran neodmítne, protože se k němu samozřejmě hlásí hodně lidí. Ale zároveň jsem si říkal, že to prostě zkusím. Když už, tak už. Napsal jsem mu a odpovědi se mi dostalo téměř okamžitě – stačí, abych si zařídil vlastní financování a mohu přijet. Myslím, že zkušenosti získané v jeho laboratoři budou cenné i v budoucnu.

Nadace Experientia: Rafael Navrátil

Plánujete už nějaké další stáže nebo projekty?

Samozřejmě že uvažuji ještě o další stáži. Je plno skupin, které pracují na zajímavých projektech, které by mě jistě zajímaly. Ale uvidíme, jaká bude situace za rok. Beru ohled hlavně na manželku, která je naštěstí ochotná a jede teď se mnou, ale spíše by už chtěla založit rodinu.

V Americe se budete věnovat vývoji nových metod a reakcí organické syntézy. Co konkrétně si pod tím můžeme představit?

Jedním z hlavních výzkumných témat prof. Barana je vývoj nových organických chemických reakcí. Možná to bude znít trochu zvláštně, ale dnes už není úplně snadné vymyslet novou reakci, tak aby byla jednoduchá na provedení a široce použitelná. Když to přeženu, tak každý dnes umí do reakce nasypat drahý kovový katalyzátor, díky kterému reakce proběhne. Z hlediska využití v průmyslu a farmacii ale takové reakce mohou mít limitovaný význam právě kvůli ceně a dostupnosti kovů, nemluvě o dopadech na životní prostředí. Proto jsem navrhl novou metodu, chemickou reakci, která by využívala alkoholy jako levné a dostupné výchozí látky a elektrochemii jako činidlo pro jejich přeměnu. Takto by se z alkoholů snadno získaly látky nové, případně by usnadnil přístup k látkám již známým. Obecně vzato by taková reakce mohla najít široké uplatnění v různých odvětví chemie, včetně medicinální chemie a farmacie.

V čem konkrétně je váš přístup inovativní?

Podobné reakce, které sice nevyužívají alkoholy, již existují, ale mají značné limity, takže se v praxi moc nepoužívají. Častým problémem je cena a toxicita použitých chemických činidel, proto jsem se právě rozhodl využít elektrochemii, která navíc umožňuje netypické chemické transformace. Jak jednou řekl prof. Baran: „Elektrický proud je nejlevnější chemické činidlo.“ A využití alkoholů jako výchozích látek je velmi výhodné, protože jsou levné, snadno dostupné, a především velký počet přírodních a biologicky aktivních látek se řadí právě mezi alkoholy.

Jak moc je to ambiciózní? Jak velká je šance na úspěch?

To se těžko odhaduje, ale kdyby to bylo hodně jednoduché a málo ambiciózní, tak už by to jistě někdo udělal. Nicméně některé části mnou navržené metody s velkou pravděpodobností fungují, což potvrzují i mé teoretické výpočty, je ale potřeba provést řadu experimentů, zkusit různé varianty a zjistit jaké reakční podmínky jsou ty vhodné.

A když se to povede, jak moc to změní chemii či třeba výrobu nových léčiv?

V ideálním případě najde vyvinutá metoda uplatnění v nejrůznějších oblastech syntetické organické, medicinální a materiálové chemie. A pomoci by mohla i při zmíněné výrobě léčiv, kterou by mohla výrazně zjednodušit a tím pádem i zlevnit.

V zahraničí jsou často více orientovaní na výsledek

Máte za sebou pětiměsíční pobyt na Radboud University v Nizozemsku. Co si z tohoto pobytu odnášíte? Jaké byly hlavní rozdíly v porovnání s českou vědou?

S nadsázkou bych řekl, že máme tendenci zahraniční vědce a především studenty přeceňovat. Například si nemyslím, že jsou v Holandsku lepší studenti organické chemie než v Čechách, možná právě naopak! Hlavní rozdílem je, tedy kromě lepší úrovně angličtiny, že v zahraničí často pracují na daleko zajímavějších a především současných vědeckých problémech a jsou více orientovaní na výsledek, který pak publikují v lepších odborných časopisech. Často ale takový výzkum nejde moc do hloubky. Rychle něco objevit, ukázat nějakou aplikaci, ale už moc nevysvětlovat, proč to tak probíhá. To je ale bohužel trend dnešní doby, všechno se zrychluje, jsme nuceni v krátkém čase produkovat relativně hodně výsledků.

Proč jste se rozhodl žádat právě o grant Nadace Experientia?

O tomto grantu jsem věděl dlouho, už v době, kdy jsem byl magisterským studentem na VŠCHT. Až během doktorátu jsem se o něj ale začal zajímat více a zjistil jsem, že se vlastně jedná o jednu z nejdostupnějších možností, jak získat grant.

Jak byste celý proces žádosti zhodnotil? Máte nějaké doporučení pro další žadatele?

Z mého pohledu byl celý proces žádosti jednoduchý. Nejtěžší je samozřejmě napsat projekt. Doporučuji si na to vyhradit dostatek času. Nejprve je potřeba mít dobrý a dostatečně ambiciózní nápad, ten můžete vymyslet za 5 min, ale také (spíše!) ne. Podstatně více času pak trvá projít literaturu, zda už někdo něco podobného neudělal, a uvést projekt do širšího kontextu. Také bych mohl doporučit, že je skoro až nutné, aby se daný projekt netýkal nebo nepodobal výzkumu, na kterém už žadatel pracoval. Nikdo vám nedá peníze na to, abyste jen pokračoval na stejném projektu.

Jak dlouho vám to tedy trvalo?

Když jsem byl na podzim 2018 v Holandsku, tak jsem o tom začal intenzivně přemýšlet. Věděl jsem, že tak do roka budu končit s doktorátem a měl bych si začít hledat postdoktorandskou pozici. Kolem Vánoc 2018 jsem měl vymyšlené téma. A poté jsem na tom asi měsíc intenzivně pracoval a sepisoval projekt.

Miluji neustálé objevování a učení se novým věcem

Proč děláte vědu – chemii?

To je dobrá otázka, sám si ji občas také pokládám. Vždy mě hodně bavila chemie, účastnil jsem chemických olympiád. Když jsem se pak rozhodoval, kam jít na vysokou školu, měl jsem celkem jasno a vybral jsem si VŠCHT v Praze.

Co milujete na vědecké práci?

Neustálé objevování nového a učení se novým věcem.

Co je váš hnací motor, když se v laboratoři nedaří?

Vždy mám rozjetých více projektů najednou a zkouším, co bude fungovat. Když se nedaří hodně dlouho, tak je lepší jít dál, pracovat na něčem jiném a neztrácet drahocenný čas. Během doktorátu víc jak polovina nápadů a projektů nefungovala. Hodně lidí se upne na jeden cíl, jeden problém a snaží se ho za každou cenu vyřešit. Pokud narazím na potíže, zhodnotím, jakého cíle bych dosáhl, kdyby se to přece jen nakonec povedlo. Často si tak uvědomím, že vložená energie a čas za to nestojí a raději pracuji na něčem jiném, případně to úplně nevzdávám, ale zkouším najít zcela jinou cestu k řešení daného problému.

Máte nějaký vědecký vzor?

Během studií na VŠCHT by se jako o mém vzoru dalo hovořit o mém vedoucím, kterým byl Dr. Tomáš Martinů. On měl skvělý přístup k vědě, měl cit na detail, velmi mu záleželo na tom, aby všechno dávalo smysl. Když jsem u něho začínal, tak jsem mu řekl, že v laboratoři vlastně nic neumím a chemii znám jen na papíře, na což mi odpověděl, že „to nevadí, pracovat v laboratoři se naučí i cvičená opice.“ Byl hodně trpělivý, věnoval se lidem, vysvětloval vše do nejmenších detailů.

Umíte si představit, že byste si jednou založil vlastní výzkumnou skupinu?

Láká mě to, ale mám trochu obavu, že zatím nemám téma, které by bylo dostatečně široké na velký výzkumný projekt. Teď mám mnoho nápadů na menší projekty, každý tak na jeden až dva články. Také mě odrazuje množství byrokracie. Ale bavilo by mě vést studenty, spolupracovat s nimi a společně něco nového tvořit a objevovat.

Co vás baví mimo výzkum?

Ve volném čase se věnuji hlavně fotografování, především přírody, krajiny, lesů a květin. Bohužel čím déle jsem ve vědě, tím méně mám čas se fotografii věnovat. Cestou z práce mě baví občas zajít třeba na degustaci vín, kde mám možnost kromě vína poznat nové zajímavé lidi.

Rafael Navrátil

se narodil v Ústí nad Labem. Bakalářský titul v oboru Chemie a chemická technologie a inženýrský titul v oboru Organická chemie získal na VŠCHT Praha. V roce 2019 dokončil doktorské studium na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy pod vedením prof. Jany Roithové. Aktuálně pracuje jako postdoktorand ve skupině Ondřeje Baszczyňského na Přírodovědecké fakultě UK, což je první vědecká skupina podpořená start-up grantem Nadace Experientia. V březnu 2020 Rafael vycestuje na roční stáž do skupiny prof. Phila Barana na Scripps Research v San Diegu. Nadace Experientia ho na této stáži podpořila stipendiem v hodnotě 1 270 000 Kč.