Рональд Бреслоу

Рональд Бреслоу
Рожденный
Рональд Чарльз Д. Бреслоу

( 1931-03-14 ) 14 марта 1931 г.
Рэуэй, Нью-Джерси , США
Умер 25 октября 2017 г. ) ( 25.10.2017 ) ( 86 лет
Нью-Йорк, США
Альма-матер Гарвардский университет
Награды Премия ACS в области чистой химии (1966)
Премия НАН в области химических наук (1989).
Национальная медаль науки (1991 г.)
Медаль Пристли (1999)
Золотая медаль Отмера (2006)
Медаль Перкина [1] (2010)
Золотая медаль АИК (2014)
Научная карьера
Поля Химия
Учреждения Колумбийский университет
Диссертация Исследования магнамицина   (1956 г.)
Докторантура Роберт Бернс Вудворд
Докторанты
Другие известные студенты

Рональд Чарльз Дэвид Бреслоу (14 марта 1931 — 25 октября 2017) был американским химиком из Рэуэй, штат Нью-Джерси . Он был профессором Колумбийского университета , где работал на факультете химии и был связан с факультетами биологических наук и фармакологии; он также работал на факультете химического машиностроения. Он преподавал в Колумбийском университете с 1956 года и в прошлом был заведующим химическим факультетом университета. [2]

Жизнь и карьера [ править ]

Бреслоу обсуждает свою жизнь и карьеру.

Бреслоу родился в Рэуэе, штат Нью-Джерси, в семье Глэдис (Феллоуз) и Александра Э. Бреслоу. [3] Его интересовали разработка и синтез новых молекул с интересными свойствами, а также изучение этих свойств. Примеры включают циклопропенильный катион , простейшую ароматическую систему и первое ароматическое соединение, полученное с иным, чем шестью электронами в кольце. Его плодотворный вклад включает правильное место реакционной способности тиаминдифосфата в ферментах, которые способствуют декарбоксилированию пирувата – на основе его новаторского использования протонного ЯМР с аналогами малых молекул – и увеличение скорости, обеспечиваемое связыванием с циклодекстринами, создало основные темы для изучения в современных исследованиях. органическая и биологическая химия. Он также стал соавтором открытия ингибитора гистондеацетилазы SAHA ( Вориностат ), одобренного FDA для лечения кожной Т-клеточной лимфомы. [4]

Бреслоу получил степень бакалавра, магистра и доктора философии. из Гарвардского университета , где его научным руководителем был Р.Б. Вудворд . Среди бывших докторов философии 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. [5] Премия Уэлча , Премия Артура К. Коупа (1987), Премия NAS в области химических наук , Премия ACS Американского химического общества в области чистой химии (1966), Золотая медаль Отмера (2006), [6] [7] медаль Пристли (1999 г.) и золотую медаль Американского института химиков (AIC) 2014 г. [8] В знак признания его успехов в учебе 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 назвал его одним из 75 крупнейших участников химического предприятия за последние 75 лет. с 1974 по 1977 год. В 1997 году журнал Chemical & Engineering News . В 1999 году он был заслуженным лектором Майрона Л. Бендера в Северо-Западном университете. Премия Рональда Бреслоу за достижения в области биомиметической химии, ежегодно присуждаемая ACS , названа в его честь.

Он был членом Национальной академии наук , Американской академии искусств и наук , Европейской академии наук и Американского философского общества . Он также является иностранным членом Королевского общества. [9] и почетный член 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 проблем с авторскими правами, что привело к дебатам о самоплагиате и Различие между личным отзывом и рецензией. [10]

катиона циклопропенильного Синтез ​

Циклопропенильный катион C
3 H +
3

Этот катион был впервые получен путем смешивания 3-хлорциклопропена с пентахлоридом сурьмы , трихлоридом алюминия или тетрафторборатом серебра . ЯМР углерода-13 показывает синглеты с J C – H константой взаимодействия 265 ± 1 Гц. [11] Авторы предполагают, что эта константа связи позволяет предположить, что связь C–H имеет 53% s-характера . Тогда общий каркас связи состоит из sp-орбиталей всех атомов водорода, двух sp- орбиталей. 3 орбитали для каждой сигма-связи и одна p-орбиталь для π-каркаса.

D-орбитальное сопряжение [ править ]

Было высказано предположение, что двойные связи карбанион-сульфон не будут проявлять ароматический характер - в первую очередь из-за наличия узлов на d-орбиталях. [12] Аналоги с прямой цепью были выбраны на основе сопоставимой кислотности в сочетании с предыдущими исследованиями, показывающими, что стерические эффекты в значительной степени незначительны. [13] Аналоги с прямой цепью показаны ниже.

Аналоги с прямой цепью для исследований ароматичности

Соединение II обрабатывали диметоксиэтаном / D 2 O / триэтиламином , и при восстановлении было обнаружено, что оно полностью дейтерировано. Дейтерированное соединение затем обрабатывали бутиллитием в эфире, регенерируя исходный материал диметоксиэтаном и 2н. HCl. Циклический аналог (III, показан ниже) дейтерировали таким же образом, и добавление дейтерированного I с последующим гашением для регенерации протонированной формы анализировали с помощью ЯМР. Был один протонный пик, и было показано, что он одинаково уравновешивается между соединениями II и III, что указывает на одинаковую кислотность соединений. На основании этого результата исследователи пришли к выводу, что соединение III не является ароматическим, поскольку стабилизирующее влияние ароматичности на анион должно увеличивать кислотность исходного соединения.

Циклические соединения для исследования ароматичности

Были приготовлены эфирные аналоги (IV и V), которые оказались достаточно кислыми для титрования. Соединения титровали в атмосфере азота 0,2 н. NaOH с помощью измерителя Beckman Model GS с электродом Е-2. Было обнаружено, что соединение IV имеет pKa 8,9 +/- 0,1, тогда как соединение V имеет pKa 11,1 +/- 0,2.

гомохиральности на пребиотической Истоки Земле

Основные строительные блоки жизни (аминокислоты и ключевые сахара — рибоза и дезоксирибоза) могут существовать в одной из двух форм — L или D. [14] Однако жизнь развилась таким образом, что подавляющее большинство аминокислот — это L, а сахара — D. Если бы аминокислоты и сахара, присутствующие в жизни, были рацемическими (состоящими как из L, так и из D), то белки, ДНК и РНК не приняли бы четко определенной конформации, что приводит к потере функции. Вопрос о том, как впервые возникло это предпочтение, долгие годы озадачивал ученых, в то время как было предложено несколько теорий; четкого ответа до сих пор нет. Появляется все больше свидетельств того, что хиральное предпочтение пришло из космоса, когда ученые обнаружили внутри метеорита Мерчисон α-метиламинокислоты, которые имеют небольшой энантиомерный избыток (ee) для L-конформации. Считается, что эти α-метиламинокислоты пришли из космоса из-за высокого содержания в них 13C и дейтерия. Более того, α-метиламинокислоты обычно не присутствуют в земной химии. Распространенная критика заключается в том, что эти аминокислоты не смогут выдержать высокие температуры 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 к рацемизации путем енолизации в эволюционном временном масштабе, как показано ниже.

Рацемизация аминокислот в эволюционном временном масштабе. Альфа-метиламинокислоты не могут рацемизироваться.

Однако ведутся серьезные споры относительно того, как была выбрана L-конформация α-метиламинокислот. Наиболее широко распространенная теория состоит в том, что свет с правой циркулярной поляризацией в космическом пространстве (в некоторой степени) избирательно разрушает D-конформацию. [15] Теоретически синхротроны излучают свет противоположной направленности (правый и левый) выше и ниже плоскости циркуляции. Это было продемонстрировано в экспериментах на Земле. Продолжается теория, согласно которой нейтронные звезды могут действовать как синхротроны: с правополяризованным светом, направленным в нашу сторону Вселенной, и левополяризованным светом, направленным в противоположном направлении. Однако другие астрономы утверждают, что поляризация возникает только в инфракрасной области, которая обладает достаточной энергией только для того, чтобы вызывать молекулярные колебания и растяжения, но не способна разрушать молекулы. [16] Вторая проблема, возникающая при использовании L-α-метиламинокислот, заключается в том, как получить энантиомерно чистые обычные аминокислоты из небольшого избытка. [15] Проблема проиллюстрирована на рисунке ниже.

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

Обратите внимание, что вышеуказанный продукт может быть протонирован с любой стороны с одинаковой вероятностью. Конечная кислота образуется в результате гидролиза имина.

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

Образование альфа-кетокислот. Считается, что продукт, показанный выше, окисляется до конечной альфа-кетокислоты путем окисления оксидом железа, поскольку кислород не присутствовал на пребиотической Земле.

На рисунке 5 мы видим, что L-альфа-метиламинокислоты не действуют напрямую 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 D-энантиомер имел небольшое преимущество, когда присутствовали только L-альфа-метиламинокислоты. На рисунке ниже показано, какое предпочтение отдается D-энантиомеру.

Конформация альфа-метиламинокислоты благоприятствует протонированию на верхней поверхности молекулы, что приводит к образованию D-энантиомера. Гидролиз продукта декарбоксилирования приводит к образованию D-аминокислоты.

Когда исследователи добавили в реакцию медь, полученным продуктом стал L-энантиомер. Было обнаружено, что метеоры содержат как медь, так и цинк, что оправдывает использование исследователями этого металла. Однако когда в той же реакции использовали цинк, L-энантиомер преимущественно не образовывался. Согласно компьютерным расчетам, медь образует плоский квадратный 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 для получения больших EE 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, такое что[Д]= КДЛ/[Л]Затем мы можем определить 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 усилить путем выпаривания растворителя, что приводит к осаждению рацемата. Исследователи смогли начать с ee, равного 1% L, и в конечном итоге получить раствор L:D в соотношении 95:5. Обсуждаемые выше результаты (в частности, аргумент синхротрона) привели Бреслоу к предположению, что D-аминокислоты и L-сахара может породить жизнь в других частях Вселенной. [17]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Медаль Перкина SCI» . Институт истории науки . 31 мая 2016 года . Проверено 24 марта 2018 г.
  2. ^ «Некролог РОНАЛЬДА БРЕСЛОУ (2017) – Нью-Йорк, штат Нью-Йорк – New York Times» . Legacy.com .
  3. ^ Крапп, Кристин М. (1 января 1998 г.). Известные ученые двадцатого века: Приложение . ISBN  978-0-7876-2766-9 .
  4. ^ Пол А. Маркс; Рональд Бреслоу (2007). «Диметилсульфоксид в вориностат: разработка этого ингибитора деацетилазы гистонов в качестве противоракового препарата». Природная биотехнология . 25 (1): 84–90. дои : 10.1038/nbt1272 . ПМИД   17211407 . S2CID   12656582 .
  5. ^ Национальный научный фонд - Национальная медаль науки президента
  6. ^ «Золотая медаль Отмера» . Институт истории науки . 31 мая 2016 года . Проверено 22 марта 2018 г.
  7. ^ Зурер, Памела (28 июня 2006 г.). «В День наследия химикам почести» . Новости химии и техники . Проверено 12 июня 2014 г.
  8. ^ «Золотая медаль Американского института химиков» . Институт истории науки . 22 марта 2018 г.
  9. ^ Браун, Джон М. (2019). «Рональд Чарльз Дэвид Бреслоу. 14 марта 1931 г. — 25 октября 2017 г.» . Биографические мемуары членов Королевского общества . 66 : 53–77. дои : 10.1098/rsbm.2018.0039 .
  10. ^ Дэниел Кресси (25 апреля 2012 г.). «Выдающийся химик отрицает самоплагиат в статье о космических динозаврах» . Блог новостей природы.
  11. ^ Бреслоу, Рональд; Гроувс, Джон Т. (1970). «Циклопропениловый катион: синтез и характеристика». Дж. Ам. хим. Соц. 92 (4): 984–987. дои : 10.1021/ja00707a040 .
  12. ^ Бреслоу, Рональд; Мохачи, Эрно. (1962). «Исследования d-орбитального сопряжения. II. Отсутствие ароматичности в системах, содержащих двойную связь карбанион-сульфон». Журнал Американского химического общества . 84 (4). Американское химическое общество (ACS): 684–685. дои : 10.1021/ja00863a044 . ISSN   0002-7863 .
  13. ^ Бреслоу, Рональд; Мохачи, Эрно (1961). «Исследования d-орбитального сопряжения. I. Отсутствие эффекта сквозного сопряжения в некоторых сульфоновых карбанионах». Журнал Американского химического общества . 83 (19). Американское химическое общество (ACS): 4100–4101. дои : 10.1021/ja01480a039 . ISSN   0002-7863 .
  14. ^ Бреслоу, Р.; Ченг, З.-Л. (28 мая 2009 г.). «О происхождении земной гомохиральности нуклеозидов и аминокислот» . Труды Национальной академии наук . 106 (23): 9144–9146. Бибкод : 2009PNAS..106.9144B . дои : 10.1073/pnas.0904350106 . ISSN   0027-8424 . ПМК   2695116 . ПМИД   19478058 .
  15. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Бреслоу, Рональд; Левин, Минди; Ченг, Чжан-Линг (13 ноября 2009 г.). «Имитация пребиотической гомохиральности на Земле». Происхождение жизни и эволюция биосфер . 40 (1). ООО «Спрингер Сайенс и Бизнес Медиа»: 11–26. дои : 10.1007/s11084-009-9179-0 . ISSN   0169-6149 . ПМИД   19911303 . S2CID   16029853 .
  16. ^ Бушермоле, М.; Уиттет, Д.; Златоуст А.; Хаф, Дж.; Адамсон, А.; Уитни, Б.; Вольф, М.; «Расширенный поиск циркулярно поляризованного инфракрасного излучения из региона Ориона OMC-1». Астрофиз. Дж. 2005, 624, 821–826.
  17. ^ Бреслоу, Рональд (2011). «Происхождение гомохиральности аминокислот и сахаров на пребиотической земле». Буквы тетраэдра . 52 (32). Эльзевир Б.В.: 4228–4232. дои : 10.1016/j.tetlet.2011.06.002 . ISSN   0040-4039 .

Внешние ссылки [ править ]

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ronald_Breslow&oldid=1220899612"