Donna Blackmond FRS (nacida el 19 de abril de 1958) es una ingeniera química estadounidense y titular de la Cátedra John C. Martin de Química en Scripps Research en La Jolla , California. Su investigación se centra en la química prebiótica, el origen de la homoquiralidad biológica y la cinética y los mecanismos de las reacciones catalíticas asimétricas. Es conocida por su desarrollo del análisis cinético del progreso de la reacción (RPKA), el análisis de los efectos no lineales de la enantiopureza del catalizador , la homoquiralidad biológica y el comportamiento de los aminoácidos. [1] [2]
Blackmond nació el 19 de abril de 1958 en Pittsburgh, Pensilvania. Asistió a la Universidad de Pittsburgh y recibió sus títulos de grado y maestría en ingeniería química en 1980 y 1981 respectivamente. Recibió el doctorado en ingeniería química de la Universidad Carnegie-Mellon en 1984. Se convirtió en profesora de ingeniería química en la Universidad de Pittsburgh poco después de graduarse y fue promovida a profesora asociada con titularidad en 1989. Blackmond permaneció en el mundo académico durante 8 años antes de pasar al puesto de directora asociada en Merck & Co., Inc. Su principal responsabilidad en la empresa era establecer un laboratorio para la investigación y el desarrollo en la cinética y la catálisis de las reacciones orgánicas. Fue líder de un grupo de investigación en el Max-Planck-Institut für Kohlenforschung en Mülheim an-der-Ruhr, Alemania, profesora y directora de química física en la Universidad de Hull en Kingston-upon-Hull, Reino Unido, y profesora de química e ingeniería química y directora de catálisis en el Imperial College de Londres, Reino Unido. Blackmond es ahora profesora de química, directora de departamento y titular de la Cátedra John C. Martin de Química en el Scripps Research Institute en La Jolla, California. Su investigación más actual aplica los aspectos cuantitativos de su formación en ingeniería química a la síntesis de moléculas orgánicas complejas por vías catalíticas, en particular la catálisis asimétrica. [1]
Blackmond ha sido pionero en la metodología de análisis cinético del progreso de la reacción (RPKA), que se utiliza para la determinación rápida de las dependencias de la concentración de los reactivos. [1] El RPKA permite realizar mediciones in situ para producir una serie de ecuaciones de velocidad que permiten el análisis de una reacción utilizando una cantidad mínima de experimentos. El propósito de este tipo de análisis es ayudar a comprender cuál podría ser la fuerza impulsora de una reacción y describir posibles vías mecanísticas. [3] Esta técnica distingue los procesos de velocidad que ocurren en el ciclo catalítico de los que ocurren fuera del ciclo. Las aplicaciones notables del RPKA incluyen la hidrogenación asimétrica, las reacciones organocatalíticas asimétricas, las reacciones de formación de enlaces carbono-carbono y carbono-nitrógeno catalizadas por paladio y las reacciones competitivas catalizadas por metales de transición. [1]
Los efectos no lineales describen la relación no ideal entre el exceso enantiomérico (ee) de los productos de una reacción y el ee del catalizador, un fenómeno observado por primera vez por Henri Kagan . Kagan desarrolló modelos matemáticos para describir este comportamiento no ideal, los modelos ML n . [4] Blackmond ha realizado estudios que han llevado a una comprensión de la velocidad de reacción y su relación con el ee del catalizador. Muchos modelos matemáticos propuestos se han probado en el laboratorio de Blackmond, que han ayudado a determinar posibles características mecanicistas de las reacciones, incluida la reacción de Soai . [5] La reacción de Soai es de interés sintético abiótico porque es una reacción autocatalítica, que produce rápidamente una gran cantidad de productos enantiopuros. [6] Blackmond fue la primera en utilizar el modelo ML 2 de Kagan para estudiar los efectos no lineales de esta reacción. Fue la primera en concluir que un dímero homoquiral era el catalizador activo en la promoción de la homoquiralidad para la reacción de Soai. [5]
Más recientemente, Blackmond ha ampliado los modelos cinéticos para describir el origen de la homoquiralidad biológica. Ha demostrado que se pueden producir soluciones de aminoácidos mayoritariamente enantiopuros a partir de mezclas casi racémicas mediante la partición solución-sólido de los enantiómeros. El descubrimiento de que las mezclas eutécticas se pueden manipular, dependiendo de los componentes de la mezcla, permite cambios en la estructura cristalina y la solubilidad de las sustancias. Los aminoácidos cristalizan de una de dos maneras, como una mezcla de enantiómeros D y L (compuesto racémico) o como enantiómeros separados (conglomerado). [7] Para mezclas no racémicas, no enantiopuras de moléculas en equilibrio de fase ternario, la partición de enantiómeros ocurre entre las fases líquida y sólida dependiendo de la forma que adopten los cristales.