Aquest lloc utilitza cookies per millorar la vostra experiència d'usuari. En continuar utilitzant aquest lloc, accepteu la nostra POLÍTICA DE COOKIES.
Si teniu un número de membre de l'ACS, introduïu-lo aquí perquè puguem enllaçar aquest compte amb la vostra subscripció. (opcional)
ACS valora la vostra privadesa. En enviar la vostra informació, obtindreu accés a C&EN i us subscriviu al nostre butlletí setmanal. Utilitzem la informació que ens proporcioneu per millorar la vostra experiència de lectura i mai vendrem les vostres dades a tercers membres.
La millor manera de fer-se una idea de com és entrevistar a K. Barry Sharpless és jugar al pinball. Una vegada que la seva ment acaba, mai se sap exactament on anirà la conversa. Els temes de discussió poden saltar des de la pesca a la costa de Jersey als inhibidors de l'acetilcolinesterasa fins al seu estimat cadell, Batty, en qüestió de minuts. I Sharpless serà el primer a admetre que el seu pensament no és necessàriament lineal. "Normalment no responc preguntes", admet. "No parlo en frases senceres, i em passa molt de temps escrivint".
El medallista Priestley d'enguany, K. Barry Sharpless, és un mestre a l'hora d'aconseguir que les molècules compleixin les seves ordres. Ha estat pioner en dues àrees influents de la química: la catàlisi asimètrica i la química del clic. I ha inspirat legions de químics. Continueu llegint per descobrir com aquest fabricant de molècules va passar de pescar a Manasquan, Nova Jersey, a guanyar el Premi Nobel de Química.
Els amics, els antics estudiants i els col·legues de Sharpless busquen paraules com "excèntric" i "no convencional" quan se'ls demana que el descriguin. Però la descripció a la qual acaben arribant tots és que "pensa com una molècula". La frase sembla que es va originar amb el mateix Sharpless: va aconsellar als estudiants durant la seva època ensenyant química orgànica de grau que ho fessin. Els que coneixen Sharpless diuen que resumeix la seva extraordinària capacitat per saber com es comportaran les molècules i com pot aconseguir que facin les seves ordres.
Durant una carrera que abasta gairebé 50 anys, aquesta intuïció química li ha valgut a Sharpless, que és professor de Química WM Keck a Scripps Research a Califòrnia, una llista de premis, inclosa la meitat del Premi Nobel de Química de 2001, que omple dues pàgines a espai únic. al seu currículum vitae. Aquest any ha estat reconegut amb la Medalla Priestley 2019, el màxim honor de l'American Chemical Society, per "la invenció de mètodes catalítics i d'oxidació asimètrica, el concepte de química de clic i el desenvolupament de la versió catalitzada per coure de la reacció de cicloaddició azida-acetilè. ”
"Rebre el Priestley va ser un veritable raig i és una cosa que mai m'esperava", diu Sharpless. A diferència de molts medallistes Priestley anteriors, s'ha allunyat de la política científica i de servir com a editor de revistes de química. "Només sóc un químic que m'ha passat la vida intentant fer possible que els químics facin una millor química", diu.
Sharpless no va preveure una carrera a la ciència central. Tot i que va ser llicenciat en medicina fins al seu darrer semestre a la universitat, va ser impulsat pel seu amor pel mar i va pensar en convertir-se en el capità d'un vaixell de pesca, igual que el seu oncle Dink, que Sharpless descriu com l'ovella negra de la família.
Sharpless va créixer a Filadèlfia, però va passar els estius de la seva joventut explorant el riu Manasquan on es troba amb la costa de Nova Jersey. La seva família tenia una casa de camp a prop, i diu que la seva mare el deixaria vagar lliure. "Allà és on vaig aprendre sobre la vida, sobre tot el que em curiós", diu. A mesura que en Sharpless es feia gran, va començar a navegar amb el seu oncle Dink, pescant peixos al Manasquan.
Sharpless va assistir a una escola quàquer de Filadèlfia a la qual li atribueix haver ensenyat a llegir i parlar alemany (una habilitat que trobaria útil més tard per pentinar la literatura química antiga). Però diu que es passava la major part del seu temps somiant despert amb la pesca. "No vaig aprendre gaire a l'escola, excepte el que havia de fer per aconseguir l'As", recorda.
Sharpless va començar els seus estudis de grau al Dartmouth College a la tardor de 1959. Quan era estudiant de primer any, es va trencar la cama en un accident d'esquí i es va passar tot el trimestre d'hivern cojeant a la biblioteca amb crosses per estudiar química orgànica. "No només em va agradar, sinó que ho recordava tot", diu. "No crec que hi hagi cap pregunta que em poguessin fer que no pogués respondre".
"Va ser el millor estudiant entre els 135 estudiants de Dartmouth en el primer curs que vaig ensenyar directament fora de l'escola de postgrau a la tardor de 1960", diu Tom Spencer, professor emèrit de química de Dartmouth. "Com a novell, no tenia cap base de comparació per apreciar el talent que tenia aquest jove, òbviament, molt brillant i maníacament enèrgic, però afortunadament no el vaig desanimar de seguir una carrera científica".
Eren els dies en què els magatzems de productes químics estaven essencialment oberts als estudiants, diu Spencer, i Sharpless no va poder resistir la crida de la sirena dels productes químics.
"La gent com jo, si entrem en un laboratori, llavors tenim l'oportunitat d'enamorar-nos realment", diu Sharpless. "Vaig memoritzar tots els productes químics del magatzem: l'olor, el gust", diu amb un to que fa difícil saber si està fent broma. Tant si és seriós com si no, aquest tipus d'experiència sensorial no es recomana, pel que fa a la seguretat.
Però Sharpless mai es va quedar a Dartmouth durant l'estiu per investigar. "M'agradava més pescar", diu.
El pare de Sharpless, un cirurgià, "havia suposat que Barry aniria a la facultat de medicina i seguiria els seus passos", diu Spencer. Però veient el talent de Sharpless en química, Spencer el va animar a cursar un títol de postgrau en el camp. "Un dia el seu pare em va trucar i em va dir: 'Què li fas a aquest noi?' ", recorda Spencer. "El seu pare es va preguntar qui dimonis era i per què estava intentant embolicar la vida d'en Barry. Però quan vaig descriure els talents de Barry, el seu pare va fer marxa enrere i més tard es va convertir en un partidari entusiasta".
Per a l'escola de postgrau, Sharpless es va traslladar a l'oest a la Universitat de Stanford, on va treballar en la biosíntesi del colesterol amb Eugene E. van Tamelen com a estudiant de postgrau i en química organometàl·lica amb James P. Collman com a becari postdoctoral. Però l'esdeveniment més influent que va passar durant l'època de Sharpless a Stanford va ser quan va conèixer a Jan Dueser en una festa a la platja. "Jan era la data de Doug Walgren, un dels meus amics de Dartmouth", recorda Sharpless.
Els dos es van fugir un any i mig després, el 1965, i Sharpless li atribueix l'ancoratge d'ell i per bona part del seu èxit. Per exemple, gran part de l'escriptura eloqüent que apareix sota el títol de K. Barry Sharpless, com ara la seva autobiografia del Nobel i una història que descriu com va perdre la visió en un ull durant una explosió perquè no portava ulleres de seguretat, era, de fet. , escrit per Jan.
(Una cosa divertida a part: Walgren va passar set mandats a la Cambra de Representants dels Estats Units, elegit del districte 18 de Pennsilvània. Ell i Sharpless van romandre amics, i quan Sharpless va guanyar el Premi Nobel el 2001, Walgren va trucar i Jan va respondre. Ell li va dir: " Pensa, Jan, si m'hagués casat amb tu, potser hauria estat president.")
El 1969, Sharpless es va traslladar a Massachusetts per estudiar enzimologia com a postdoctoral al laboratori de Konrad E. Bloch a la Universitat de Harvard. L'any següent, es va convertir en professor ajudant a l'Institut Tecnològic de Massachusetts, on va passar set anys abans d'ocupar una posició de professor a Stanford. Tres anys més tard, però, es va incorporar al Departament de Química del MIT.
A Stanford, Sharpless havia estat intentant desenvolupar maneres d'oxidar de manera asimètrica els dobles enllaços, transformant el paisatge pla C = C en només una de les dues possibles formes 3D que contenen oxigen. Recorda sentir que la seva obra s'havia estancat. "Va ser un mes després de dir-los que marxava per tornar al MIT que vam aconseguir el gran avenç en l'epoxidació asimètrica", diu. Si el seu grup hagués fet el descobriment un mes abans, diu: "Probablement no hauria marxat".
Sharpless va mostrar la utilitat de l'epoxidació asimètrica aprofitant-la per sintetitzar la feromona (+)-disparlure de l'arna gitana.
Després d'anys de desenvolupament al laboratori de Sharpless, la reacció que ell i el seu postdoctorat Tsutomu Katsuki van descobrir finalment va ser l'epoxidació asimètrica de Sharpless, que utilitza compostos de titani i lligands quirals per transformar alcohols al·lílics primaris i secundaris en 2,3-epoxialcohols d'una manera enantioselectiva. La reacció va demostrar que era possible utilitzar metalls d'una manera previsible per oxidar enllaços dobles amb alta enantioselectivitat i va formar part del treball citat pel comitè Nobel. Per demostrar la utilitat de la reacció, el grup de Sharpless la va utilitzar per fer (+)-disparlure, la substància química que les arnes gitanes femenines utilitzen com a atractiu sexual.
Aparentment, la feromona té una mica de poder de permanència. Una important invasió d'arnes gitanes es va produir a Nova Anglaterra el 1980, mentre que el laboratori Sharpless es traslladava de Stanford al MIT. Quan alguns dels membres del grup Sharpless van baixar de l'avió a Boston, les arnes van atacar la seva "roba rentada però encara atractiva" que havien portat al laboratori durant la síntesi de (+)-disparlure, recorda Jan Sharpless.
La notícia de l'atac de l'arna gitana va arribar a Kathy Halbreich, que aleshores era directora de l'Albert and Vera List Visual Arts Center del MIT. El 1985, l'artista de performance Thomas Kovachevich anava a residir al MIT, i Halbreich va preguntar a Sharpless si podria ser possible una col·laboració.
La peça d'actuació resultant es va celebrar en un auditori molt inclinat del MIT. En un sòcol gran i quadrat al centre de l'auditori, Sharpless i Kovachevich van ondular grans fulls de paper de seda als quals s'havia aplicat (+)-disparlure.
"La idea era que alliberaria totes aquestes arnes gitanes a la part superior de la sala i anava a mostrar com fan una línia directa per a aquests papers recoberts amb la feromona", diu Rick Danheiser, professor de química al MIT.
Les pupes d'arna van ser ordenades a un laboratori d'investigació de l'exèrcit perquè eclosionssin el dia de l'actuació, recorda Jan. "Van sortir a l'hora prevista, però malauradament, les seves petites ales no estaven completament desenvolupades, de manera que els nois no podien volar", diu. “No et preocupis. Com que el sexe és el que és, els nois van ser alliberats a la part superior de cada passadís i van baixar i van baixar les escales, després van intentar saltar des del terra fins a la plataforma.
Sharpless havia fet una demostració similar per a la seva classe de química orgànica un any abans, recorda Danheiser. En aquella ocasió, les ales de les arnes mascles s'havien format completament, però el (+)-disparlur havia estat bufat per tota l'habitació pel sistema de ventilació. Un cop alliberades, les arnes gitanes estaven volant frenèticament per tot arreu, recorda Danheiser. Estaven aterrant sobre els estudiants i es va produir el pànic.
Tot i que l'exposició de l'arna gitana no va sortir com estava previst, Danheiser diu que va ser una demostració de l'estil d'ensenyament de Sharpless. "Barry sempre intentava trobar algun tipus de manera d'entretenir la classe, però també de fer-ho d'una manera informada", diu Danheiser. "La seva passió per la química era evident a les seves conferències i era contagiosa".
L'epoxidació asimètrica va provocar una emoció increïble de la comunitat química, diu Eric Jacobsen, de Harvard, que va ser postdoctoral al laboratori de Sharpless entre 1986 i 1988. "No va ser la primera reacció que va utilitzar metalls d'una manera útil per a la síntesi orgànica, però va ser realment la primera reacció que va permetre als químics controlar l'estereoquímica d'una manera previsible", diu.
Mentre Jacobsen estava al MIT, va treballar amb Sharpless en la reacció que ara es coneix com la dihidroxilació asimètrica de Sharpless. En aquesta transformació, un alquè reacciona amb el tetròxid d'osmi en presència d'un lligand de quinina quiral per formar un únic diastereòmer d'un diol vicinal, en el qual hi ha dos grups -OH als carbonis adjacents. És una altra de les reaccions d'oxidació catalitzades quiralment que van obtenir a Sharpless el Premi Nobel.
"Barry s'emociona increïblement amb les coses quan un resultat li crida l'atenció, però no sempre està clar per a la gent del laboratori què serà", diu Jacobsen. "Vaig tenir molta sort perquè vaig poder treballar en alguna cosa que li va cridar l'atenció. I un cop vas cridar la seva atenció, va ser increïble. Va ser increïble la manera com va poder submergir-se en un problema i quedar-se absorbit per ell".
Jacobsen recorda un dia d'Acció de Gràcies durant el seu postdoctorat quan visitava la seva mare a la ciutat de Nova York. "El telèfon sona, la meva mare respon, i és Barry Sharpless", recorda. "Ella sabia prou de treballar al laboratori per saber que si el teu assessor et truca el dia d'Acció de Gràcies, deu ser una cosa dolenta: hi ha un incendi a la meva caputxa o alguna cosa". Jacobsen va agafar nerviosament el telèfon i va trobar que Sharpless només volia parlar de química. "Només volia seguir una conversa que havíem tingut un parell de dies abans perquè no podia deixar de pensar-hi".
L'any 1990 Sharpless es va traslladar a Scripps, atret per Richard Lerner, que era president de l'institut en aquell moment. "Era obvi que era un geni químic", diu Lerner.
Durant el seu temps a Scripps, Sharpless va començar a passar de la catàlisi asimètrica al que es convertiria en la química del clic. La idea central darrere de la química del clic és utilitzar blocs de construcció moleculars carregats amb molla per fer "clic" de manera covalent només entre ells.
Sharpless i Jan van inventar junts el sobrenom de la química del clic. Diu que no pensava que s'aconseguiria, però l'etiqueta al·literativa s'ha enganxat i la química del clic ha arribat a trobar ús en àmbits de la ciència molt diferents, com ara la bioquímica, la ciència dels materials i la ciència de la superfície.
Tot i que hi ha diverses reaccions de clic diferents, el primer exemple és la cicloaddició azida-alquin catalitzada per coure (CuAAC). Aquesta reacció uneix una azida i un alquin per formar un 1,2,3-triazol, que uneix els dos fragments. Les reaccions entre azides i alquins no eren noves. Els informes d'ells es remunten a principis del segle XX, i normalment se li atribueix a Rolf Huisgen de la Universitat Ludwig Maximilian de Munic la consolidació del concepte a finals de la dècada de 1950.
Però la transformació que va idear Huisgen va trigar molt de temps, va requerir temperatures elevades i va produir dos regioisòmers diferents, amb prou feines la reacció de molla que Sharpless buscava. L'any 2002, Sharpless i el seu grup van informar que si utilitzaven coure (I) per catalitzar la reacció, podrien aconseguir que es desenvolupés instantàniament, en aigua, a temperatura ambient, i només produïa un regioisòmer.
Sharpless diu que els químics sintètics tenien un disgust per la química del clic quan va començar a parlar-ne. "Va ser massa senzill", diu, i això els va fer una ofensa. Però els científics d'altres franges van veure com d'utilitat podria ser la transformació. Podrien utilitzar-lo per garantir enllaços en tot tipus de sistemes. Els científics de la superfície podrien utilitzar la química del clic per ancorar una molècula a una superfície; els bioquímics podrien utilitzar-lo per enganxar una biomolècula a una molècula reportera. Aquesta gent només necessita una química per crear vincles que funcioni de manera fiable i en gairebé qualsevol condició, diu Sharpless. “Els que necessiten vincles, com els científics de materials i els biòlegs que han d'agafar qui sap què de la claveguera, bàsicament, no fan preguntes. Estan molt agraïts de tenir alguna cosa que funcioni".
"La química del clic va ser totalment idea de Barry, totalment la seva inspiració", diu MG Finn de l'Institut de Tecnologia de Geòrgia, que es va doctorar al laboratori de Sharpless als anys vuitanta i, com a col·lega de Scripps, va treballar amb Sharpless en la química del clic. "Puc sentir-me orgullós d'ajudar-lo a articular la visió i desenvolupar els detalls dels conceptes, però realment estava seguint l'exemple de Barry a cada pas del camí".
La química del clic ha estat una eina innegablement útil, però la majoria de la gent no ho va veure així al principi, diu Jacobsen de Harvard. Recorda quan Sharpless va començar a fer una conferència sobre la idea. "En aquell moment havia fet dos grans descobriments en catàlisi asimètrica, i realment era el gegant del camp. Tothom estava bastant segur en aquell moment que rebria un premi Nobel", diu Jacobsen.
Així que Sharpless seria convidat a donar conferències. "En lloc de parlar del seu treball en oxidació asimètrica, va començar a parlar d'aquesta idea que semblava sortir completament del camp esquerre", continua Jacobsen. “Va decidir que el que necessitem són bones reaccions. Una cosa que connectarà les coses d'una manera completament fiable. Realment no és com pensen els químics. Els químics pensen: 'Bé, aquí hi ha una molècula que vull fer; deixa'm pensar en la millor manera de fer-ho' o 'Aquí tens una mica de reactivitat que vull entendre i explotar; deixa'm veure què en puc fer. ”
Però Sharpless deia que els químics necessitaven una reacció fiable que connectés les coses en diferents tipus de circumstàncies. "I recordo que el públic només es mirava pensant que havia perdut el cap", diu Jacobsen. "M'agradaria dir que en aquell moment vaig saber que estava en alguna cosa, que el coneixia prou bé i que havia experimentat prou el seu geni com per saber que tenia una idea molt bona. Però la veritat és que no crec que ningú va veure el que venia. Només Sharpless va veure que aquesta idea que havia de descobrir grans reaccions, qualsevol reacció que pogués connectar coses i ser totalment general, seria transformadora en química.
"En va parlar abans de tenir la reacció", afegeix Jacobsen. "I recordo que la gent estava gairebé enfadada amb ell quan donava xerrades perquè el van convidar a parlar de catàlisi asimètrica i va començar a parlar d'aquesta idea boja, descrivint una reacció que ni tan sols havia descobert".
"Definitivament, molta gent pensava que estava fora de la seva ment", accepta Finn. "Aquí tenia un dels principals laboratoris de catàlisi asimètrica, i des de fora semblava que volia fer alguna cosa completament diferent. Llavors va procedir a dir que el que volia fer de manera diferent era intentar ensenyar als químics orgànics una manera completament diferent de fer la seva ciència", diu. "Molts no entenien a què anava o pensaven que ho entenien i ho descartaven". Però, afegeix Finn, el temps ha demostrat que el seu concepte ha tingut un impacte innegable en les ciències moleculars.
"No sé per què algú pensaria que Barry estava boig, tret que no prestés atenció al que passava en els camps de la química bioortogonal i la biologia química", diu Carolyn Bertozzi de Stanford, una de les primeres adoptants de la química del clic. "Potser la història mirarà enrere la reacció mediada pel coure de Barry, que és segurament una de les reaccions més importants en biologia química i descobriment de fàrmacs, com un punt on els químics en el corrent principal del desenvolupament de reaccions sintètiques finalment van aprendre la importància que podrien ser per als biòlegs. .”
"Barry vol desenvolupar una química que canviarà el món o fer alguna cosa que no podríeu fer d'altra manera", diu JoAnne Stubbe del MIT, que va ser col·lega de Sharpless durant uns anys i segueix sent la seva amiga. La química del clic és un testimoni de la seva creativitat, diu. "Tothom i el seu germà l'utilitzen".
Les persones que coneixen Sharpless diuen que no es pot fer una idea real de qui és l'home llegint els seus articles i aprenent sobre la seva ciència. "Realment has d'interactuar amb ell i experimentar la seva saviesa un a un", diu Phil Baran, de Scripps Research. "És increïblement amable i càlid, però també molt tímid de vegades. Prefereix els productes químics a les persones. Les discussions amb ell poden durar hores si es mantenen la química".
"El seu coneixement enciclopèdic de tot allò sintètic pot ser difícil de mantenir-se al dia i una mica intimidant", diu Gary Siuzdak, un altre company de Scripps. "Molts dels meus records d'ell comencen amb una visita a la seva oficina per deixar alguna cosa ràpidament o preguntar-li els seus pensaments, i 3 minuts es van convertir en 3 hores d'un tornado controlat d'idees i il·lusió".
Això no vol dir que Sharpless no tingui els seus defectes. Seria el primer a admetre que no és un gran orador. I la manera com està connectat el seu cervell fa que li sigui difícil centrar-se en una cosa. Malgrat les seves mancances, els seus amics i col·legues diuen que té un bon cor i que és generós fins a la falta.
Stephen L. Buchwald, del MIT, recorda que va anar a l'oficina de Sharpless durant els primers anys de Buchwald com a professor a l'institut. Buchwald es va adonar que Sharpless tenia la preuada sèrie de llibres Comprehensive Organometallic Chemistry, que el 1985 va costar diversos milers de dòlars, diners que Sharpless havia pagat dels seus fons personals. Buchwald diu que li va dir a Sharpless que estava impressionat que fos propietari de la sèrie cara. "L'endemà, quan vaig entrar a la meva oficina, havia agafat tota la sèrie i la va posar al meu escriptori i me la va donar", diu Buchwald. “Més tard, resulta que el necessitava tornar. Però en comptes de demanar-me que el tornés, va comprar un altre joc".
Un dels actuals estudiants de postgrau de Sharpless, Gencheng Li, explica com quan va arribar a Scripps, no sabia nedar. Quan Sharpless es va assabentar d'això, va apuntar a Li per a sessions amb un entrenador de natació, dient-li que no podia viure a San Diego i no saber nedar.
Tot i que Sharpless té fama de ser un mentor, els seus estudiants diuen que van aprendre seguint el seu exemple. "La presa de riscos sempre va ser segura al laboratori de Barry", diu Antonella Converso, directora del Departament de Química Discovery de Merck & Co. a West Point, Pennsilvània, que va fer el seu doctorat amb Sharpless a Scripps entre 1998 i 2003. "Sempre podríeu anar-hi. entrar i dir: "Ho vaig provar i no va funcionar", i no hi hauria repercussions per provar reaccions ambicioses. Això em va ensenyar que la bona ciència no està en els camins triats. La bona ciència està en les idees que estan de costat. Només has de seguir endavant amb els ulls oberts i no tenir por de fallar".
"La gent diu que té una intuïció increïble, però no crec que li faci justícia", diu Jacobsen de Harvard. “Crec que és molt més que intuïció. Ell sap pensar d'una manera que altres persones simplement no poden".
"Algú tan reeixit com Barry, i algú que sembla fer-ho sense esforç, provoca molta enveja en els seus competidors", diu Julius Rebek, amic i col·lega de molt temps de Sharpless a Scripps. "Crec que Barry ha demostrat una i altra vegada que arriba amb aquestes fites útils i innovadores. Les seves metodologies inventives han perdurat i enriquit generacions de químics". La medalla Priestley, diu Rebek, és "un reconeixement encertat del seu enorme treball i el seu servei a la comunitat química".
Hora de publicació: 02-abril-2019