Рональд Бреслоу | |
---|---|
Родился | Рональд Чарльз Д. Бреслоу. (1931-03-14) 14 марта 1931 г.. Рэуэй, Нью-Джерси, США |
Умер | 25 октября 2017 г. (2017-10-25) (86 лет). Нью-Йорк, Нью-Йорк, США |
Alma mater | Гарвардский университет |
Награды | Премия 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 | |
Области | Химия |
Учреждения | Колумбийский университет |
Докторант | Роберт Бернс Вудворд |
Докторанты | |
Другие известные студенты | Энтони 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.
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.
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.
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 ароматичностиСоединение 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 ароматичностиБыли 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.
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 рацемизироватьсяТем 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.