Ronald Charles David Breslow (14 de marzo de 1931 - 25 de octubre de 2017) fue un químico estadounidense de Rahway, Nueva Jersey . Fue profesor universitario en la Universidad de Columbia , donde trabajaba en el Departamento de Química y estaba afiliado a los Departamentos de Ciencias Biológicas y Farmacología; también había sido miembro del cuerpo docente de su Departamento de Ingeniería Química. Había enseñado en Columbia desde 1956 y fue presidente del departamento de química de la universidad. [2]
Breslow nació en Rahway, Nueva Jersey, hijo de Gladys (Fellows) y Alexander E. Breslow. [3] Estaba interesado en el diseño y la síntesis de nuevas moléculas con propiedades interesantes, y el estudio de estas propiedades. Los ejemplos incluyen el catión ciclopropenilo , el sistema aromático más simple y el primer compuesto aromático preparado con otros seis electrones en un anillo. Sus contribuciones seminales incluyen el sitio correcto de reactividad del difosfato de tiamina en enzimas que promueven la descarboxilación del piruvato, basado en su uso pionero de RMN de protones con análogos de moléculas pequeñas, y la mejora de la velocidad proporcionada por la unión a ciclodextrinas produjo temas importantes para el estudio en la química orgánica y biológica moderna. También codescubrió el inhibidor de la histona desacetilasa SAHA ( Vorinostat ), que está aprobado por la FDA para el tratamiento del linfoma cutáneo de células T. [4]
Breslow obtuvo su licenciatura, maestría y doctorado en la Universidad de Harvard , donde su asesor de doctorado fue RB Woodward . Entre los antiguos estudiantes de doctorado de Breslow se encuentran Robert Grubbs , que ganó el Premio Nobel de Química en 2005, y Doug La Follette , Secretario de Estado de Wisconsin. Robert Lefkowitz , que ganó el Premio Nobel de Química en 2012, estudió con Breslow como estudiante de pregrado. [5]
Breslow recibió muchos honores y premios, entre ellos la Medalla Nacional de Ciencias en 1991, [6] el Premio Welch , el Premio Arthur C. Cope (1987), el Premio NAS en Ciencias Químicas , el Premio ACS de la Sociedad Química Estadounidense en Química Pura (1966), la Medalla de Oro Othmer (2006), [7] [8] la Medalla Priestley (1999) y la Medalla de Oro del Instituto Americano de Químicos (AIC) de 2014. [9] En reconocimiento a sus habilidades en el aula, Columbia le otorgó tanto su Premio Mark Van Doren como su Premio al Gran Maestro. Se desempeñó como presidente de la ACS en 1996 y presidió la división de química de la Academia Nacional de Ciencias de 1974 a 1977. En 1997 fue nombrado uno de los 75 principales contribuyentes a la empresa química de los últimos 75 años por Chemical & Engineering News . Fue profesor distinguido Myron L. Bender en la Universidad Northwestern en 1999. El premio Ronald Breslow al logro en química biomimética, otorgado anualmente por la ACS , lleva su nombre en su honor.
Fue miembro de la Academia Nacional de Ciencias , de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias , de la Academia Europea de Ciencias y de la Sociedad Filosófica Estadounidense . También es miembro extranjero de la Royal Society [10] y miembro honorario de muchos otros organismos científicos de todo el mundo.
En 2012, su artículo "Evidencia del probable origen de la homoquiralidad en aminoácidos, azúcares y nucleósidos en la Tierra prebiótica" fue retirado del Journal of the American Chemical Society debido a problemas de derechos de autor, lo que dio lugar a un debate sobre el autoplagio y la distinción entre una revisión personal y un artículo. [11]
Este catión se preparó primero mezclando 3-clorociclopropeno con pentacloruro de antimonio , tricloruro de aluminio o tetrafluoroborato de plata . La RMN de carbono-13 muestra singletes con una constante de acoplamiento J C–H de 265 ± 1 Hz. [12] Los autores sugieren que esta constante de acoplamiento sugiere que el enlace C–H es 53% de carácter s . El marco de enlace general consta entonces de orbitales sp para todos los hidrógenos, dos orbitales sp 3 para cada enlace sigma y un orbital p para el marco π.
Se ha sugerido que los enlaces dobles carbanión-sulfona no mostrarán carácter aromático, principalmente como resultado de los nodos presentes en los orbitales d. [13] Los análogos de cadena lineal se eligieron en función de la acidez comparable, combinada con estudios previos que indican que los efectos estéricos son en gran medida insignificantes. [14] Los análogos de cadena lineal se muestran a continuación.
El compuesto II se trató con dimetoxietano / D2O / trietilamina y se encontró que estaba completamente deuterado tras su recuperación. A continuación, el compuesto deuterado se trató con butillitio en éter , con dimetoxietano y HCl 2N regenerando el material de partida. El análogo cíclico (III, que se muestra a continuación) se deuteró de la misma manera y se analizó por RMN la adición de I deuterado, seguida de extinción para regenerar la forma protonada. Hubo un pico de protón y se demostró que se equilibraba de manera igual entre los compuestos II y III, lo que indica que los compuestos tenían una acidez similar. A partir de este resultado, los investigadores concluyeron que el compuesto III no era aromático, porque el efecto estabilizador de la aromaticidad sobre el anión debería aumentar la acidez del compuesto original.
Se prepararon los análogos de éster (IV y V) y se determinó que eran lo suficientemente ácidos para la titulación. Los compuestos se titulaban bajo nitrógeno con NaOH 0,2 N con un medidor Beckman modelo GS con un electrodo E-2. Se determinó que el compuesto IV tenía un pKa de 8,9 +/- 0,1, mientras que el compuesto V tenía un pKa de 11,1 +/- 0,2.
Los bloques de construcción esenciales de la vida (aminoácidos y azúcares clave, ribosa y desoxirribosa) pueden existir en una de dos formas: L o D. [15] Sin embargo, la vida ha evolucionado de tal manera que la gran mayoría de los aminoácidos son L y los azúcares son D. Si los aminoácidos y azúcares presentes en la vida fueran racémicos (compuestos tanto de L como de D), entonces las proteínas, el ADN y el ARN no adoptarían una conformación bien definida, lo que resultaría en una pérdida de función. La pregunta de cómo se produjo esta preferencia por primera vez ha desconcertado a los científicos durante años, mientras que se han propuesto varias teorías; todavía no hay una respuesta clara. Hay cada vez más evidencia de que la preferencia quiral vino del espacio exterior, ya que los científicos descubrieron α-metil aminoácidos dentro del meteorito Murchison que tienen un ligero exceso enantiomérico (ee) para la conformación L. Se cree que estos α-metil aminoácidos son del espacio exterior como resultado de su alta abundancia de 13C y deuterio. Además, los α-metil aminoácidos generalmente no están presentes en la química terrestre. Una crítica habitual es que estos aminoácidos no serían capaces de tolerar las altas temperaturas que se alcanzaron al entrar en la atmósfera terrestre cuando el meteorito se estrelló contra el planeta. Sin embargo, se han encontrado aminoácidos dentro del meteorito, que actúa como aislante. A diferencia de los aminoácidos normales, los α-metilaminoácidos no son capaces de racemizarse por enolización en una escala de tiempo evolutiva, como se muestra a continuación.
Sin embargo, existe un debate considerable sobre cómo se seleccionó la conformación L de los α-metilaminoácidos. La teoría más aceptada es que la luz polarizada circularmente hacia la derecha en el espacio exterior destruyó (en cierta medida) selectivamente la conformación D. [16] En teoría, los sincrotrones producen luz de polaridad opuesta (derecha e izquierda) por encima y por debajo del plano de circulación. Esto se ha demostrado en experimentos en la Tierra. La teoría continúa entonces que las estrellas de neutrones podrían actuar como sincrotrones, con la luz polarizada hacia la derecha apuntando en nuestra dirección del universo, y la luz polarizada hacia la izquierda apuntando en la dirección opuesta. Sin embargo, otros astrónomos afirman que la polarización solo ocurre en la región infrarroja, que solo tiene energía suficiente para causar vibraciones y estiramientos moleculares, lejos de ser capaz de destruir moléculas. [17] Un segundo problema encontrado con los L α-metilaminoácidos es cómo generar aminoácidos regulares enantioméricamente puros a partir del ligero exceso. [16] La cuestión se ilustra en la siguiente figura.
Obsérvese que el producto anterior puede protonarse desde cualquiera de las caras con la misma probabilidad. El ácido final se genera por hidrólisis de la imina.
Vale la pena señalar que se cree que el ácido alfa ceto se forma a partir de una reacción similar a la de Strecker, que se muestra a continuación.
En la figura 5, vemos que los aminoácidos alfa-metil L no actúan directamente como un grupo director quiral para generar el aminoácido L normal. Los investigadores esperaban que una segunda molécula del aminoácido alfa-metil pudiera actuar como un grupo director, sin embargo, descubrieron que el enantiómero D era ligeramente favorecido cuando solo estaban presentes los aminoácidos alfa-metil L. La siguiente figura muestra cómo se favorece el enantiómero D.
Cuando los investigadores añadieron cobre a la reacción, el producto resultante fue el enantiómero L. Se ha descubierto que los meteoritos contienen tanto cobre como zinc, lo que justifica el uso del metal por parte de los investigadores. Sin embargo, cuando se utilizó zinc en la misma reacción, el enantiómero L no se formó preferentemente. Según cálculos computacionales, el cobre forma un complejo plano cuadrado (que se muestra a continuación) y los estéricos facilitan la protonación para generar el aminoácido L.
Cuando hay un ligero exceso enantiomérico, las solubilidades del cristal puro y racémico se pueden manipular para generar grandes ee del enantiómero puro. Si definimos ciertas solubilidades como tales: KL = [L] representa la solubilidad del enantiómero puro KDL = [D][L] representa el producto de solubilidad de la mezcla racémica tal que [D] = KDL/[L] Podemos entonces definir la relación de [L]/[D] = [L]2/KDL Cuando ambos enantiómeros están presentes, se forma una estructura cristalina racémica; sin embargo, es más baja en energía, tiene un punto de fusión más alto y es menos soluble que la estructura cristalina enantioméricamente pura. Como resultado, cuando hay un ligero exceso de un enantiómero, los ee se pueden amplificar evaporando el disolvente, lo que hace que el racemato precipite. Los investigadores han podido empezar con un ee de 1% L, y finalmente terminar con una solución 95:5 de L: D. Los resultados discutidos anteriormente (particularmente el argumento del sincrotrón) llevaron a Breslow a proponer que los aminoácidos D y los azúcares L podrían generar vida en otras partes del universo. [18]