Οι μαθητές αποστήθιζαν για την Χημεία έναν κανόνα, τον τύπο του Bredt και στη συνέχεια, τον ακολουθούσαν τυφλά. Οι καθηγητές τον δίδασκαν στα σχολεία και κανείς δεν τον είχε αμφισβητήσει.
Και όμως, ήταν λάθος. Μία ομάδα χημικών που έγραψαν τη συγκεκριμένη μελέτη, δεν ξεκίνησε με σκοπό να ανατρέψει τον κανόνα του Bredt – απλώς συνέβη. Οι επιστήμονες έφτιαξαν μόρια τα οποία υποθετικά δεν θα μπορούσαν να υπάρχουν.
Όχι μόνον τα έφτιαξαν, αλλά τα χρησιμοποίησαν για να δημιουργήσουν νέες ενώσεις που θα μπορούσαν να γίνουν τα φάρμακα του αύριο
Δεν πρόκειται για μια απλή διόρθωση. Είναι σαν να μαθαίνεις πως, γίνεται να διαιρέσεις με το μηδέν υπό στενά καθορισμένες συνθήκες.
Καταλαβαίνοντας τον κανόνα του Bredt
To 1924, o Julius Bredt, εξέτασε συγκεκριμένα μόρια και, κατέληξε στο συμπέρασμα πως δεν γίνεται. Αναφερόταν σε μόρια όπου δύο κρίκοι συνδέονται σε κάποιο σημείο της γέφυρας – την κεφαλή της γέφυρας.
Ο Bredt υποστήριξε πως, είναι αδύνατον να βάλεις διπλό δεσμό σε μικρά μόρια. Ο δεσμός θα παραμορφωνόταν και θα έσπαζε. Για έναν αιώνα, ο κανόνας αυτός επαναλαμβανόταν σε όλα τα βιβλία χημείας.
Τα μόρια αυτά ονομάζονταν αλκένια (ολεφίνες) ενάντια στον νόμο του Bredt. Οι μαθητές μάθαιναν να τα εντοπίζουν και να τ’ αποκλείουν. Ωστόσο, ο Neil Garg, διακεκριμένος καθηγητής Χημείας και Βιοχημείας στο UCLA (University of California, Los Angeles), διαφωνούσε.
Η ομάδα του πήρε την πρωτοβουλία και έφτιαξε αυτά τα “απίθανα” μόρια. “Οι μελετητές δεν ερευνούν τα αλκάλια ενάντια στον νόμο του Bredt επειδή νομίζουν ότι δεν μπορούν”, σημείωσε ο Garg.
Ανατρέποντας τον νόμο του Bredt
H ομάδα του UCLA ακολούθησε στρατηγική προσέγγιση. Γνώριζαν πως, τα μόρια αυτά γρήγορα θα διασπαστούν γι’ αυτό δεν προσπάθησαν να τ’ απομονώσουν. Αντίθετα, έστησαν ένα χημικό ρελέ.
Όταν προστίθεται φθόριο, το μόριο εκτοπίζει την ομάδα αναχώρησης και σχηματίζει τον απαγορευμένο, στρεβλωμένο διπλό δεσμό στην κεφαλή γέφυρας. Πριν διασπαστεί, γρήγορα το αιχμαλωτίζει ένα άλλο μόριο. Η αλληλουχία είναι γρήγορη.
Τα αλκένιο που ανατρέπουν τον νόμο του Bredt, υπάρχουν τόσο, ώστε ν’ αντιδρούν, μετά μεταμορφώνονται σε κάτι σταθερό. Είναι να να περπατάς σε αναμμένα κάρβουνα – συνεχίζεις να προχωράς.
Αποδείξεις του σχηματισμού
Πώς είναι δυνατόν ν’ αποδείξεις πως κάτι έχει υπάρξει αν εξαφανίζεται αμέσως. Ερευνάς τι έχει έχει απομείνει. Τα προϊόντα δηλαδή, εξηγούν την ιστορία. Όταν η ομάδα έφτιαξε ένα παραμορφωμένο μόριο, προσαρμόζοντάς το για λαβή από συγκεκριμένο χέρι – το αριστερό σε αντίθεση με το δεξί – το τελικό προϊόν, διατήρησε την ίδια διαστρέβλωση.
Το αποτέλεσμα προκύπτει μόνο αν διαμορφωθεί στο ενδιάμεσο αλκένιο που αντιβαίνει τον νόμο του Bredt. Τα μοριακά αποτυπώματα ταιριάζουν με το συμπέρασμα. Τα πορίσματα υποστήριξαν και εξομοιώσεις σε υπολογιστές.
Οι υπολογισμοί προέβλεψαν όσα είχαν παρατηρήσει στο εργαστήριο. Όταν η θεωρία ευθυγραμμίζεται με το πείραμα, το αποτέλεσμα είναι αδιαμφισβήτητο.
Τα φάρμακα χρειάζονται τρισδιάστατα σχήματα
Για τον λόγο αυτό ενδιαφέρονται οι φαρμακευτικές εταιρείες. Πολλά μόρια είναι σχετικά επίπεδα, αλλά τα σώματα είναι γεμάτα από κοιλότητες και αυλακώσεις που απαιτούν τρισδιάστατα σχήματα για να εφαρμόσουν σωστά.
Οι τεχνικές αυτές, δημιουργούν μόρια με διακριτά τρισδιάστατα χαρακτηριστικά. “Υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον για τη φαρμακευτική βιομηχανία να δημιουργήσει χημικές αντιδράσεις που δημιουργούν τρισδιάστατες δομές όπως οι δικές μας, επειδή μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανακάλυψη νέων φαρμάκων”, εξηγεί ο Garg.
Κάθε νέο σχήμα, είναι εν δυνάμει το κλειδί για μια βιολογική κλειδαριά που ακόμη δεν έχουμε ανοίξει. Τα αλκένια που δεν συμμορφώνονται στον νόμο του Bredt, είναι ο δρόμος προς χιλιάδες μοριακές δομές που κανείς δεν μπόρεσε να κατασκευάσει μέχρι τώρα.
Αναθεωρώντας τον κανόνα του Bredt
O Bredt δεν έκανε απολύτως λάθος – ο κανόνας του, τις περισσότερες φορές επαληθεύεται. Το λάθος ήταν η αντιμετώπισή του ως νόμου απαράβατου. Η επιστήμη προχωρά όταν ανακαλύπτουμε τις εξαιρέσεις.
“Δεν πρέπει να υπάρχουν τέτοιοι νόμοι – ή, αν υπάρχουν, με τη διαρκή υπενθύμιση πως είναι γενικές οδηγίες, όχι κανόνες. Όταν υπάρχουν κανόνες που υποθετικά είναι ανυπέρβλητοι, καταστρέφεται η δημιουργικότητα”, εξηγεί ο Garg. Τώρα, οι καθηγητές χημείας, είναι αντιμέτωποι με ένα ενδιαφέρον πρόβλημα.
Πώς γίνεται να διδάξουν κάτι που “δεν γινόταν ποτέ” αλλά τώρα “ισχύει μερικές φορές”; Πώς να εξηγήσουν στους μαθητές τους κανόνες, μαθαίνοντάς τους να αμφισβητούν τα πάντα;
Η απάντηση είναι, διδάσκοντας τον κανόνα μαζί με την εξαίρεση. Δείχνοντας πόσο έξυπνα η χημεία, μπορεί να υπερβεί τους περιορισμούς. Αυτό είναι πιο ειλικρινές.
Το επόμενο βήμα
Εργαστήρια ανά τον κόσμο ήδη σχεδιάζουν πειράματα. Κάποιες ομάδες θέλουν να κατασκευάσουν νέα φάρμακα. Άλλες, εξερευνούν περισσότερα “ακατόρθωτα” μόρια. Οι επιστήμονες των υλικών σκέφτονται τη δημιουργία πλαστικών και ηλεκτρονικών με καινοτόμες ιδιότητες.
“Αυτό που αποδεικνύει η μελέτη αυτή, αντιβαίνει εκατό χρόνια συμβατικής σοφίας, οι χημικοί μπορούν να δημιουργήσουν να να χρησιμοποιήσουν τα αλκένια ενάντια στον νόμο του Bredt, για τη δημιουργία προϊόντων επιπρόσθετης αξίας”, σημείωσε ο Garg.
Οι τεχνικές συνεχίζουν να βελτιώνονται. Κάθε επιτυχημένη αντίδραση, διδάσκει στους χημικούς κάτι νέο σχετικά με τον έλεγχο ασταθών μορίων. Το αδύνατον του σήμερα, είναι η αυριανή καθημερινή διαδικασία. Η πραγματική νίκη, δεν είναι μόνο τα μόρια αλλά η νοοτροπία.
Όταν σταματήσετε να αποδέχεστε το “δεν γίνεται” σαν κάτι οριστικό, τότε θα ανακαλύψετε νέους τρόπους να το καταφέρετε. Η ομάδα του UCLA δεν ανακάλυψε μόνο ένα νέο στοιχείο, ούτε εφηύρε μόνο ένα νέο εργαλείο. Απλώς, αρνήθηκε να αποδεχτεί πως κάτι είναι αδύνατον χωρίς να το ελέγξει από μόνη της.
Η σημασία της ανακάλυψης
Οι περισσότεροι, δεν υπάρχει περίπτωση να συνθέσουμε αλκένια των οποίων η σύνθεση δεν ακολουθεί τον τύπο του Bredt στην κουζίνα μας. Όλοι ωστόσο, έχουμε συναντήσει κανόνες που έχουν μάλλον την μορφή προτάσεων.
Κάποιες φορές, οι σπουδαιότερες πρωτοπορίες, γίνονται επειδή κάποιοι άνθρωποι έχουν το θάρρος (ή το πείσμα) να δοκιμάσουν τα όρια. Οι χημικοί δεν άλλαξαν τη φυσική. Βρήκαν έναν μονοπάτι που κανείς δεν είχε σκεφτεί ν’ αναζητήσει. Το βουνό υπήρχε – ανακάλυψαν μια σήραγγα. Μετά από εκατό χρόνια αναζήτησης, κάποιος τελικά το βρήκε.
Την επόμενη φορά που κάποιος πει πως είναι αδύνατον, ρωτήστε ποιος το έχει προσπαθήσει πρόσφατα. Μπορεί να εκπλαγείτε από τις πιθανότητες που θ’ ανακαλύψετε όταν σταματήσετε να υποθέτετε και αρχίσετε να πειραματίζεστε.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου