Peine de labios, William Nunn
| William peine de labios | |
|---|---|
| inglés William Nunn Lipscomb Jr. | |
| Fecha de nacimiento | 9 de diciembre de 1919 [1] [2] [3] […] |
| Lugar de nacimiento | |
| Fecha de muerte | 14 de abril de 2011 [4] [1] [2] […] (91 años) |
| Un lugar de muerte | |
| País | |
| Esfera científica | química , bioquímica |
| Lugar de trabajo | |
| alma mater | |
| consejero científico | linus pauling |
| Estudiantes | Hoffmann, Roald |
| Premios y premios |
 Premio Nobel de Química (1976) |
| Archivos multimedia en Wikimedia Commons | |
William Nunn Lipscomb (Lipscomb [7] ) ( ing. William Nunn Lipscomb, Jr .; 9 de diciembre de 1919 , Cleveland , Ohio - 14 de abril de 2011 , Cambridge [8] ) - Químico estadounidense , ganador del Premio Nobel. Investigación básica en el campo de la resonancia magnética nuclear, química teórica, química del boro y bioquímica.
Biografía
Destacados
Lipscomb nació en Cleveland, Ohio. En 1920 su familia se mudó a Lexington, Kentucky [9] donde vivió hasta que recibió su licenciatura en química de la Universidad de Kentucky en 1941. Recibió su doctorado en química del Instituto de Tecnología de California hasta 1946.
De 1946 a 1959 enseñó en la Universidad de Minnesota. De 1959 a 1990 fue profesor de química en la Universidad de Harvard, donde es profesor emérito desde 1990.
Lipscomb estuvo casado con Mary Adele Sargent desde 1944 hasta 1983 [10] . Tuvieron tres hijos, uno de los cuales vivió solo unas pocas horas. En 1983, William se casó con Jean Evans [11] . Tuvieron una hija adoptiva.
Lipscomb residió en Cambridge, Massachusetts hasta 2011, sucumbiendo a la neumonía [12] .
Primeros años
Durante sus días de escuela, Lipscomb tenía colecciones de varios insectos, mascotas, rocas y minerales.
Teniendo un gran interés en el estudio de la astronomía, William pasó gran parte de su tiempo en el observatorio de la Universidad de Kentucky, donde el profesor H. H. Downing le entregó una copia de la Astronomía de Baker. A partir de este libro y de las conversaciones con Downing, quien más tarde se convirtió en su amigo durante muchos años, Lipscomb adquiere un vasto conocimiento de la física.
A la edad de 12 años, Lipscomb recibió un pequeño grupo de jóvenes químicos, ampliándolo con varios aparatos y productos químicos que ordenó al fabricante. Lipscomb hizo sus propios fuegos artificiales, sorprendiendo a los espectadores con una combinación de diferentes colores, olores y explosiones. Solo una vez su madre se desconcertó por lo que estaba sucediendo cuando trató de aislar una gran cantidad de urea de la orina.
También en su autobiografía, Lipscomb señala que fue gracias a su supervisor Linus Pauling que decidió realizarse en el campo de la investigación bioquímica [13] .
Educación
El profesor de química de la escuela secundaria de Lipscomb, Frederick Jones, le dio a Lipscomb sus libros universitarios sobre química orgánica, analítica y general y solo le pidió que aprobara todos sus exámenes. Durante las conferencias, Lipscomb se sentó en el respaldo del escritorio e investigó la producción de hidrógeno a partir de formiato de sodio (u oxalato de sodio) e hidróxido de sodio [14] , describiendo posibles reacciones secundarias.
Lipscomb luego tomó un curso de física en la escuela secundaria y ganó el primer lugar en una competencia estatal en esa materia. También se interesó mucho en la teoría especial de la relatividad.
En la Universidad de Kentucky, Lipscomba hizo una investigación independiente, leyendo Elementos de mecánica cuántica de Dushman, Fundamentos de física y física atómica de la Universidad de Pittsburgh, La naturaleza del enlace químico de Pauling y Estructura de moléculas y cristales de Pauling. El profesor Robert H. Baker le sugirió a Lipscomb que investigara la preparación de derivados de alcoholes a partir de una solución acuosa diluida sin separar primero el alcohol y el agua, lo que condujo a la primera publicación de Lipscomb [15] .
Para la escuela de posgrado, Lipscomb eligió el Instituto de Tecnología de California, que le ofreció un puesto de asistente de enseñanza en física por $20 al mes. Al mismo tiempo, la Universidad Northwestern le ofreció $150 al mes. Y la Universidad de Columbia rechazó la carta de admisión de Lipscomb a la escuela de posgrado.
En Caltech, se suponía que Lipscomb estudiaría mecánica cuántica con el profesor W. W. Houston en el departamento de física, pero después del primer semestre, William pasó al departamento de química con el profesor Linus Pauling. Durante la Segunda Guerra Mundial, el trabajo de posgrado de Lipscomb se dividió en dos partes. Estuvo involucrado en el análisis del tamaño de partículas del humo, pero trabajó principalmente con propulsores de nitroglicerina-nitrocelulosa [13] .
Años posteriores
Durante sus años de enseñanza, Lipscomb recibió el apodo de "Coronel", que le fue dado por uno de sus alumnos, Murray Vernon King. Con esto, sus pupilos le expresaron su respeto y reconocimiento [16] . Unos años más tarde, en 1973, Lipscomb se convirtió en miembro de la Orden Honoraria de Coroneles de Kentucky [17] .
En 1992, Lipscomb firmó una " Advertencia a la humanidad " [18] .
Junto con muchos otros premios Nobel, Lipscomb fue un orador habitual en la ceremonia anual del Premio Nobel hasta el 30 de septiembre de 2010 [19] [20] .
Investigación científica
Lipscomb trabajó principalmente en tres áreas: resonancia magnética nuclear, química del boro y la naturaleza del enlace químico, y el estudio de grandes moléculas bioquímicas. Estos campos se superponen entre sí y comparten muchos métodos científicos comunes. En las dos primeras áreas, Lipscomb encontró muchos problemas sin resolver, cuya solución hizo sus objetivos.
Resonancia magnética nuclear y desplazamiento químico.
En esta área, Lipscomb sugirió que "... el progreso en la determinación de la estructura de nuevos tipos de poliboranos, boranos sustituidos y carboranos se aceleraría enormemente si se utilizaran espectros de resonancia magnética nuclear en lugar de difracción de rayos X" [21] . Este objetivo se ha logrado en parte, aunque la difracción de rayos X todavía se usa ampliamente para determinar muchas estructuras atómicas. El diagrama de la derecha muestra un espectro típico de resonancia magnética nuclear (RMN) de una molécula de borano.
Lipscomb investigó “... carboranos, C 2 B 10 H 12 y los sitios de ataque electrofílico sobre estos compuestos [22] usando espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN). Este trabajo dio lugar a la publicación sobre la teoría de los desplazamientos químicos de los primeros valores exactos de las constantes que describen el comportamiento de varios tipos de moléculas en campos magnéticos o eléctricos” [23] [24] .
Gran parte de este trabajo se resume en NMR Studies of Boron Hydrides and Related Compounds de Gareth Eaton y William Lipscomb. [25]
La química del boro y la naturaleza del enlace químico
En esta área, Lipscomb imaginó inicialmente un proyecto más ambicioso: “Mi intención original a fines de la década de 1940 era dedicar algunos años a comprender los boranos y luego descubrir una descripción de valencia sistemática de una gran cantidad de compuestos intermetálicos deficientes en electrones. He hecho algunos progresos en esta dirección. En cambio, el campo de la química del boro ha crecido considerablemente, y algunas de sus complejidades apenas comienzan a entenderse” [26] . Ejemplos de tales compuestos intermetálicos son KHg 13 y Cu 5 Zn. De 24 000 compuestos de este tipo, solo se conocen las estructuras de 4000 (en 2005), y no podemos predecir las estructuras de otros complejos porque no comprendemos suficientemente la naturaleza del enlace químico. Esta investigación no tuvo éxito, en parte porque el tiempo estimado requerido para los compuestos intermetálicos no estaba disponible en la década de 1960, pero se lograron objetivos intermedios relacionados con los compuestos de boro. Esto fue suficiente para ganar el Premio Nobel.
Lipscomb dedujo la estructura molecular de los boranos utilizando cristalografía de rayos X en la década de 1950 y desarrolló teorías para explicar sus enlaces químicos. Más tarde aplicó los mismos métodos a problemas relacionados, incluida la estructura de los carboranos (compuestos de carbono, boro e hidrógeno).
Lipscomb es probablemente mejor conocido por su mecanismo propuesto [27] de un enlace de dos electrones de tres centros.
Un enlace de dos electrones de tres centros se muestra en diborano (diagramas a la derecha). En un enlace covalente ordinario, un par de electrones une dos átomos, uno en cada extremo del enlace, como en las ilustraciones del enlace BH. En un enlace de dos electrones de tres centros, un par de electrones se une a tres átomos (un átomo de boro en ambos extremos y un átomo de hidrógeno en el medio). Por ejemplo, un enlace BHB, ilustraciones superior e inferior.
El grupo de Lipscomb no propuso ni descubrió un enlace de dos electrones de tres centros, ni desarrolló fórmulas que dieran el mecanismo propuesto. En 1943, Longuet-Higgins, cuando aún era estudiante en Oxford, fue el primero en explicar la estructura y la relación de los hidruros de boro. El artículo que informa sobre el trabajo escrito por su mentor R. P. Bell [28] también trata la historia del tema, comenzando con el trabajo de Dilthey [29] . Poco después, Price [30] [31] confirmó por espectroscopia la estructura del diborano descrita por Longuet-Higgins. Eberhardt, Crawford y Lipscomb propusieron un mecanismo [27] de enlace de dos electrones de tres centros utilizando las fórmulas de cálculo de Edmiston, Ruedenberg y Beuys [32] .
El artículo de Eberhardt, Crawford y Lipscomb [27] discutido anteriormente también describe el método del "número styx" para describir ciertos tipos de enlaces de hidruro de boro.
Los átomos a la deriva fueron un rompecabezas resuelto por Lipscomb [33] en uno de sus pocos artículos sin coautores. Los compuestos de boro e hidrógeno tienden a formar estructuras de celdas cerradas. A veces, los átomos en los vértices de estas celdas se mueven a distancias significativas entre sí. El mecanismo DSD (diagrama de la izquierda) fue propuesto por Lipscomb para explicar este reordenamiento. Del diagrama, el par de triángulos sombreados en azul comparten un enlace que se rompe para formar un cuadrado y luego el cuadrado se pliega de nuevo en forma de diamante, uniendo átomos que no estaban enlazados previamente. Algunos investigadores han encontrado algo más en estas permutaciones [34] [35] .
La estructura de B 10 H 16 (diagrama a la derecha), determinada por Grimes, Wang, Levin y Lipscomb, encontró un enlace directo entre dos átomos de boro sin átomos de hidrógeno terminales, que no se había visto previamente en otros hidruros de boro [36] .
El grupo de Lipscomb ha desarrollado métodos de cálculo tanto empíricos [25] como mecánicos cuánticos [37] [38] . Como resultado de los cálculos por estos métodos, se obtuvieron orbitales moleculares exactos del campo Hartree-Fock autoconsistente, que se utilizaron para estudiar boranos y carboranos.
Pitzer y Lipscomb [39] calcularon con precisión por primera vez la barrera del etano (diagrama de la izquierda) utilizando el método de Hartree-Fock.
Lipscomb pasó a estudiar la unión parcial en detalle a través de "... estudios teóricos de enlaces químicos multicéntricos, incluidos los orbitales moleculares tanto deslocalizados como localizados [21] ". Esto incluía "... descripciones propuestas de orbitales moleculares en las que los electrones de enlace se localizan en toda la molécula [40] ".
El posterior premio Nobel Roald Hoffman fue estudiante de doctorado [41] [42] en el laboratorio de Lipscomb. Bajo la dirección de Lipscomb, Lawrence Lohr [26] y Roald Hoffman [43] [44] desarrollaron un método extendido de cálculo de orbitales moleculares de Hückel . Este método fue posteriormente ampliado por Hoffman [45] . En el laboratorio de Lipscomb, este método se comparó con la teoría del campo autoconsistente de Newton [46] y Bohr [47] .
El destacado químico M. Frederick Hawthorne realizó una extensa investigación con Lipscomb [48] [49] , la mayor parte de la cual se resume en Boron Hydrides de Lipscomb [44] , uno de los dos libros de William.
El Premio Nobel de Química de 1976 fue otorgado a Lipscomb "por su investigación sobre la estructura de los boranos, que ilumina el concepto de enlaces químicos" [50] . Hasta cierto punto, esto es una continuación del trabajo sobre la naturaleza del enlace químico realizado por el médico asesor de William en el Instituto de Tecnología de California, Linus Pauling, quien recibió el Premio Nobel de Química en 1954 "por sus investigaciones sobre la naturaleza del enlace químico y su aplicación a la elucidación de la estructura de sustancias complejas [51]
Aproximadamente la mitad de esta sección es parte de la Conferencia Nobel de Lipscomb [21] [26] .
Estructura y función de grandes moléculas biológicas
La investigación posterior de Lipscomb se centra en la estructura atómica de las proteínas; especialmente en cómo funcionan las enzimas. Su grupo usó la difracción de rayos X para describir la estructura tridimensional de las proteínas hasta el tamaño atómico.
Las siguientes imágenes son estructuras Lipscomb de la base de datos de proteínas [52] . Las proteínas son cadenas de aminoácidos, y la banda sólida muestra el rastro de la cadena, que consta de aminoácidos helicoidales.
La carboxipeptidasa A [53] (izquierda) fue la primera estructura proteica del grupo de Lipscomb. La carboxipeptidasa A es una enzima digestiva, una proteína que digiere otras proteínas. Se produce en el páncreas y se transporta en forma inactiva al intestino, donde se activa. La carboxipeptidasa A digiere triturando ciertos aminoácidos uno por uno desde un extremo de la proteína. Las dimensiones de la carboxipeptidasa A eran mucho mayores que las moléculas que se habían obtenido antes.
La aspartato carbamoiltransferasa (derecha) fue la segunda estructura proteica del grupo de Lipscomb. Para copiar el ADN, se necesita un conjunto duplicado de sus nucleótidos. La aspartato carbamoiltransferasa participa en la creación de nucleótidos de pirimidina (citosina y timidina) y su control. La aspartato carbamoiltransferasa es un complejo de doce moléculas. Seis grandes moléculas catalíticas hacen su trabajo y seis pequeñas moléculas reguladoras controlan la rapidez con la que funcionan los dispositivos catalíticos. La aspartato carbamoiltransferasa era la molécula más grande que Lipscomb había descubierto.
La leucina aminopeptidasa [54] (izquierda) es algo funcionalmente similar a la carboxipeptidasa A. Separa ciertos aminoácidos de un extremo de una proteína o péptido.
La metiltransferasa HaeIII [55] (derecha) se une al ADN y le agrega un grupo metilo.
El interferón beta humano [56] (izquierda) es liberado por los linfocitos en respuesta a patógenos para activar el sistema inmunitario.
La corismato mutasa [57] (derecha) cataliza la producción de los aminoácidos fenilalanina y tirosina.
La fructosa-1,6-bisfosfatasa [58] (izquierda) y su inhibidor MB06322 (CS-917) [59] fueron estudiados por el grupo de Lipscomb en 2010, desarrollando una opción de tratamiento para la diabetes tipo 2 con el inhibidor MB06322, que retarda la fructosa del azúcar producción -1,6-bisfosfatasa.
El grupo de Lipscomb también ha participado en estudios de concanavalina A [60] , glucagón [61] y anhidrasa carbónica [62] (estudios teóricos).
El posterior premio Nobel Thomas A. Steitz fue estudiante de doctorado en el laboratorio de Lipscomb. Después de la tarea de determinar la estructura de la pequeña molécula de fosfato de metiletileno [63] , Steitz contribuyó a la determinación de las estructuras atómicas de la carboxipeptidasa A [53] [64] y la aspartato carbamoiltransferasa [65] . Fue galardonado con el Premio Nobel de Química de 2009 por identificar la estructura aún más grande de la gran subunidad ribosomal 50S, lo que condujo al desarrollo de posibles tratamientos.
La premio Nobel de Química Ada Yonath, que lo compartió en 2009 con Thomas A. Steitz y Venkatraman Ramakrishnan, pasó un tiempo en el laboratorio de Lipscomb, donde tanto ella como Steitz se inspiraron para seguir desarrollando sus propias estructuras biológicas de gran tamaño [66] . Esto fue cuando era estudiante de posgrado en el MIT en 1970.
Otros resultados
La difracción de rayos X a baja temperatura se introdujo por primera vez en el laboratorio de Lipscomb [67] aproximadamente al mismo tiempo que el laboratorio de Isadore Fanuken [68] en el entonces Instituto Politécnico de Brooklyn. Lipscomb comenzó estudiando compuestos de nitrógeno, oxígeno, flúor y otras sustancias que eran sólidos solo por debajo de la temperatura del nitrógeno líquido, pero otras ventajas eventualmente hicieron que los tratamientos a baja temperatura se convirtieran en la norma. Mantener el cristal frío durante la adquisición de datos da una imagen de densidad de electrones 3D menos borrosa porque los átomos tienen menos movimiento térmico. Los cristales pueden producir buenos datos de rayos X durante más tiempo, con menos daños y pérdidas.
Lipscomb y sus alumnos estudiaron otros compuestos importantes. Estos incluyen hidrazina [69] , dímero de óxido nítrico (NO) [70] , complejos metálicos con ditiolenos [ 71] , fosfato de metiletileno, amidas de mercurio [72] , NO [73] , fluoruro de hidrógeno cristalino [74] , sal negra de Roussin [ 75] , (PCF 3 ) 5 [76] , complejos de ciclooctatetraeno con tricarbonilo de hierro [77] y leurocristina (vincristina) [78] , que se utiliza en la terapia contra el cáncer.
El mineral Lipscombita recibió su nombre del profesor Lipscomb por el mineralogista John Gruner. .
Premios
- Miembro de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias desde 1960 [79] .
- Miembro de la Academia Nacional de Ciencias de EE . UU. (1961) [80]
- Miembro del Consejo Asesor de la Facultad del MIT-Harvard Research Journal
- Miembro extranjero de la Real Academia de las Artes de los Países Bajos (1976) [81]
- Premio Nobel de Química (1976)
Se puede encontrar una lista completa de los premios y honores de Lipscomb en su curriculum vitae [82] .
Enlaces
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- ↑ 1 2 William N. Lipscomb // Museo Solomon Guggenheim - 1937.
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- ↑ William N. Lipscomb Jr., químico ganador del Premio Nobel, muere a los 91 años // The New York Times / D. Baquet - Manhattan , NYC : The New York Times Company , A.G. Sulzberger , 2011. - ed. tamaño: 1122400; edición tamaño: 1132000; edición tamaño: 1103600; edición tamaño: 648900; edición tamaño: 443000 - ISSN 0362-4331 ; 1553-8095 ; 1542-667X
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