Рональд Бреслоу

редактировать
Рональд Бреслоу
Рональд Бреслоу, HD2006, Золотая медаль Отмера, портрет. JPG
РодилсяРональд Чарльз Д. Бреслоу. (1931-03-14) 14 марта 1931 г.. Рэуэй, Нью-Джерси, США
Умер25 октября 2017 г. (2017-10-25) (86 лет). Нью-Йорк, Нью-Йорк, США
Alma materГарвардский университет
НаградыПремия ACS в области чистой химии (1966). Премия NAS в области химических наук (1989). Национальная медаль науки (1991). Медаль Пристли (1999). Золотая медаль Отмера (2006). Медаль Перкина (2010). Золотая медаль AIC (2014)
Научная карьера
ОбластиХимия
УчрежденияКолумбийский университет
Докторант Роберт Бернс Вудворд
Докторанты
Другие известные студентыЭнтони Чарник

Рональд Чарльз Д. Бреслоу (14 марта 1931 - 25 октября 2017) был американским химиком. ist из Рэуэй, Нью-Джерси. Он был профессором университета в Колумбийском университете, где он работал на химическом факультете и был связан с департаментами биологических наук и фармакологии; он также был на факультете химического машиностроения. Он преподавал в Колумбийском университете с 1956 года и был бывшим заведующим кафедрой химии университета.

Содержание

  • 1 Жизнь и карьера
  • 2 Синтез циклопропенильного катиона
  • 3 D-орбитальное сопряжение
  • 4 Происхождение Гомохиральности на пребиотической Земле
  • 5 Ссылки
  • 6 Внешние ссылки

Жизнь и карьера

Бреслоу родился в Рэуэй, штат Нью-Джерси, в семье Глэдис (Товарищи) и Александра Э. Бреслоу. Он был заинтересован в создании и синтезе новых молекул с интересными свойствами, а также в изучении этих свойств. Примеры включают циклопропенил катион, простейшую ароматическую систему и первое ароматическое соединение, полученное с другими, чем шесть электронами в кольце. Его основополагающий вклад включает правильный сайт реакционной способности тиаминдифосфата в ферментах, которые способствуют декарбоксилированию пирувата - на основе его новаторского использования протонного ЯМР с маломолекулярными аналогами - и повышение скорости, обеспечиваемое связыванием с циклодекстринами, создало основные темы для изучения в современном мире. органическая и биологическая химия. Он также стал соавтором ингибитора гистондеацетилазы SAHA (Vorinostat ), который одобрен FDA для лечения кожной Т-клеточной лимфомы.

Бреслоу получил степень бакалавра, магистра и доктора философии.. из Гарвардского университета, где его научным руководителем был Р. Б. Вудворд. Среди бывших докторов наук Бреслоу. студентами являются Роберт Граббс, получивший Нобелевскую премию по химии в 2005 году, и Дуг Ла Фоллет, государственный секретарь Висконсина.

Бреслоу получил множество наград и наград, в том числе Национальную медаль науки в 1991 году, Премию Уэлча, Премию Артура Коупа (1987), Премия NAS в области химических наук, Премия ACS Американского химического общества в области чистой химии (1966), Золотая медаль Отмера (2006), Медаль Пристли и Золотая медаль Американского института химиков (AIC) 2014 года. В знак признания его навыков в классе Колумбия наградила его премией Марка Ван Дорена и премией Великого учителя. Он занимал пост президента ACS в 1996 году и возглавлял химическое подразделение Национальной академии наук с 1974 по 1977 год. В 1997 году он был назван одним из 75 крупнейших участников химического предприятия за последние 75 лет. лет Новости химии и машиностроения. Он был Майроном Л. Бендером выдающимся лектором в Северо-Западном университете в 1999 году. Премия Рональда Бреслоу за достижения в биомиметической химии, ежегодно присуждаемая ACS, является назван в его честь.

Он был членом Национальной академии наук, Американской академии искусств и наук, Европейской академии наук и Американской философской академии. Общество. Он также является иностранным членом Королевского общества и почетным членом многих других научных организаций по всему миру.

В 2012 году его статья «Доказательства вероятного происхождения гомохиральности аминокислот, сахаров и нуклеозидов на пребиотической Земле» была отозвана из Журнала Американского химического общества из-за авторских прав проблемы, что привело к дебатам по самоплагиату и различию между личным обзором и статьей.

Синтез циклопропенильного катиона

Циклопропенильный катион, C. 3H. 3

Впервые приготовлен смешиванием 3-хлорциклопропена с пентахлоридом сурьмы, трихлоридом алюминия или фторборатом серебра. ЯМР углерода-13 показывает синглеты с константой связи J C – H, равной 265 ± 1 Гц. Авторы предполагают, что эта константа связи указывает на то, что связь C – H имеет характер 53% s. Общий каркас связывания затем состоит из sp-орбиталей ко всем атомам водорода, двух sp-орбиталей для каждой сигма-связи и одной p-орбитали для π-каркаса.

Конъюгация D-орбиталей

Было высказано предположение, что двойные связи карбанион-сульфон не будут проявлять ароматический характер, в первую очередь из-за узлов, присутствующих в d-орбиталях. Аналоги с прямой цепью были выбраны на основе сопоставимой кислотности в сочетании с предыдущими исследованиями, показывающими, что стерические эффекты в значительной степени незначительны. Аналоги с прямой цепью показаны ниже.

Аналоги с прямой цепью для исследований ароматичности

Соединение II обрабатывали диметоксиэтаном / D2O / триэтиламином, и было обнаружено, что оно полностью дейтерировано при извлечении. Затем дейтерированное соединение обрабатывали бутиллитием в эфире, диметоксиэтаном и 2 н. HCl, регенерируя исходный материал. Циклический аналог (III, показанный ниже) дейтерировали таким же образом, и добавление дейтерированного I с последующим гашением для регенерации протонированной формы анализировали с помощью ЯМР. Был один пик протона, и было показано, что он одинаково уравновешивает соединения II и III, что указывает на то, что соединения имеют сходную кислотность. На основании этого результата исследователи пришли к выводу, что соединение III не является ароматическим, поскольку стабилизирующее действие ароматичности на анион должно увеличивать кислотность исходного соединения.

Циклические соединения для исследования ароматичности

Были получены аналоги сложного эфира (IV и V), и было обнаружено, что они достаточно кислые для титрования. Соединения титровали в атмосфере азота 0,2 н. NaOH с помощью измерителя Beckman Model GS с электродом E-2. Было обнаружено, что соединение IV имеет pKa 8,9 +/- 0,1, а соединение V имеет pKa 11,1 +/- 0,2.

Истоки гомохиральности на пребиотической Земле

Основные строительные блоки жизни (аминокислоты и ключевые сахара - рибоза и дезоксирибоза) могут существовать в одной из двух форм - L или D. Однако жизнь имеет эволюционировали так, что подавляющее большинство аминокислот - это L, а сахара - D. Если бы аминокислоты и сахара, присутствующие в жизни, были рацемическими (состоящими из L и D), то белки, ДНК и РНК не приняли бы четко определенного конформация, приводящая к потере функции. Вопрос о том, как впервые возникло это предпочтение, в течение многих лет ставил ученых в тупик, хотя было предложено несколько теорий; пока нет однозначного ответа. Появляется все больше свидетельств того, что предпочтение хиральности пришло из космоса, поскольку ученые обнаружили внутри метеорита Мерчисон α-метиламинокислоты, которые имеют небольшой энантиомерный избыток (ее) для L-конформации. Считается, что эти α-метиламинокислоты пришли из космоса из-за высокого содержания в них 13C и дейтерия. Кроме того, α-метиламинокислоты обычно не присутствуют в химии Земли. Распространенная критика заключается в том, что эти аминокислоты не выдержат высоких температур при входе в атмосферу Земли, когда метеорит врезался в планету. Однако аминокислоты были обнаружены внутри метеорита, причем метеорит действует как изолятор. В отличие от обычных аминокислот, α-метиламинокислоты не способны рацемизироваться путем енолизации в эволюционной временной шкале, как показано ниже.

Рацемизация аминокислот в эволюционной шкале времени. Альфа-метиламинокислоты не могут рацемизироваться

Тем не менее, существуют серьезные споры относительно того, как была выбрана L-конформация α-метиламинокислот. Наиболее широко распространенная теория состоит в том, что свет с правильной круговой поляризацией в космическом пространстве (в некоторой степени) избирательно разрушает конформацию D. Теоретически синхротроны излучают свет с противоположной направленностью (правой и левой) выше и ниже плоскости циркуляции. Это было продемонстрировано в экспериментах на Земле. Далее теория продолжается, что нейтронные звезды могут действовать как синхротроны - с правополяризованным светом, направленным в нашем направлении Вселенной, и левополяризованным светом, направленным в противоположном направлении. Однако другие астрономы утверждают, что поляризация происходит только в инфракрасной области, которая имеет достаточно энергии только для того, чтобы вызывать молекулярные колебания и растяжения, что далеко не способно разрушать молекулы. Вторая проблема, с которой сталкиваются L α-метиламинокислоты, - это получение энантиомерно чистых обычных аминокислот из небольшого избытка. Проблема проиллюстрирована на рисунке ниже.

Декарбоксилирующее переаминирование. Обратите внимание, что показанный конечный продукт может быть протонирован с любой стороны, образуя рацемическую смесь после гидролиза имина.

Обратите внимание, что указанный выше продукт может быть протонирован с любой стороны с равной вероятностью. Конечная кислота образуется при гидролизе имина.

Стоит отметить, что альфа-кетокислота, как полагают, образуется в результате реакции, подобной реакции Стрекера, показанной ниже.

Образование альфа-кетокислот. Показанный выше продукт, как полагают, окисляется до конечной альфа-кетокислоты окислением оксидом железа, поскольку кислород не присутствовал на пребиотической земле.

Из рисунка 5 мы видим, что L альфа-метиламинокислоты напрямую не связаны действуют как хиральная направляющая группа для образования нормальной L-аминокислоты. Исследователи надеялись, что вторая молекула альфа-метиламинокислоты может действовать как направляющая группа, однако они обнаружили, что энантиомер D был немного предпочтительнее, когда присутствовали только L альфа-метиламинокислоты. На рисунке ниже показано, как предпочтение отдается D-энантиомеру.

Конформация альфа-метиламинокислоты способствует протонированию на верхней поверхности молекулы, что приводит к D-энантиомеру. При гидролизе продукта декарбоксилирования образуется D-аминокислота.

Когда исследователи добавляли медь в реакцию, полученным продуктом был L-энантиомер. Было обнаружено, что метеоры содержат как медь, так и цинк, что оправдывает использование исследователями этого металла. Однако, когда цинк использовался в той же реакции, L-энантиомер предпочтительно не образовывался. Основываясь на компьютерных расчетах, медь образует квадратный плоский комплекс (показан ниже), а стерические свойства способствуют протонированию с образованием L-аминокислоты.

Медный комплекс, приводящий к образованию L-аминокислот.

Когда присутствует небольшой энантиомерный избыток, растворимостью чистого и рацемического кристалла можно манипулировать, чтобы генерировать большие ee для чистого энантиомера. Если мы определим определенную растворимость как таковую: KL = [L] представляет собой растворимость чистого энантиомера KDL = [D] [L] представляет собой произведение растворимости рацемической смеси, так что [D] = KDL / [L] Мы можем тогда определите соотношение [L] / [D] = [L] 2 / KDL. Когда присутствуют оба энантиомера, образуется рацемическая кристаллическая структура, однако она имеет более низкую энергию, более высокую температуру плавления и менее растворима, чем энантиомерно чистая кристаллическая структура. В результате, когда присутствует небольшой избыток одного энантиомера, ее можно увеличить за счет испарения растворителя, вызывая осаждение рацемата. Исследователи смогли начать с ее 1% L и в конечном итоге получить раствор L: D 95: 5. Результаты, обсужденные выше (в частности, аргумент синхротрона), привели Бреслоу к предположению, что D-аминокислоты и L-сахара может породить жизнь в других частях вселенной.

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-04 09:49:36
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте