Kaliforniya Üniversitesi, Riverside’dan (UC Riverside) kimyagerler, uzun süredir imkansız olduğuna inanılan bir başarıya imza atarak oldukça reaktif bir molekülü su içinde kararlı hale getirmeyi başardı. Bu gelişme, hem B1 vitamini (tiamin) ile ilgili 67 yıllık eski bir biyokimya teorisini doğruluyor hem de ilaç üretimi gibi alanlarda daha sürdürülebilir kimyasal yöntemlerin önünü açıyor.
Karben Molekülü Suda Kararlı Hale Getirildi
Çalışmanın merkezindeki molekül, karben olarak bilinen özel bir karbon atomu formu. Normalde çevresinde sekiz elektronla kararlı olan karbonun aksine, karbenlerde sadece altı değerlik elektronu bulunur. Bu elektron eksikliği, karbenleri özellikle su gibi ortamlarda aşırı derecede reaktif ve kararsız hale getirir; genellikle anında bozunurlar. Ancak bu zorluğa rağmen, UC Riverside ekibi suda kararlı bir karben oluşturmayı başardı. Molekülü izole edip bir kapta muhafaza ettiler ve aylarca bozulmadan kaldığını gözlemlediler.
Breslow’un 67 Yıllık Hipotezi Doğrulandı
Bu başarı, Columbia Üniversitesi’nden kimyager Ronald Breslow’un 1958’de ortaya attığı hipotezi deneysel olarak kanıtlıyor. Breslow, B1 vitamininin vücuttaki temel biyokimyasal dönüşümleri gerçekleştirmek için önce bir karben ara ürününe dönüşebileceğini öne sürmüştü. Bu teoriye göre, B1 vitamininin tiyazol halkası bir proton kaybederek nispeten kararlı bir nükleofilik karbene dönüşüyor ve bu karben katalizör görevi görüyordu. Ancak karbenlerin sudaki aşırı kararsızlığı nedeniyle bu hipotez bugüne kadar doğrulanamamıştı. UC Riverside Kimya Profesörü Vincent Lavallo, “Bu, birinin suda kararlı bir karbeni gözlemleyebildiği ilk sefer. İnsanlar bunun çılgınca bir fikir olduğunu düşünüyordu. Ama anlaşıldı ki, Breslow haklıymış,” dedi.
Özel ‘Zırh’ Molekülü Kullanıldı
Lavallo’nun ekibi bu başarıyı, karbeni “bir zırh” olarak adlandırdıkları, laboratuvarda sentezledikleri özel bir molekülle sararak elde etti. Bu koruyucu molekül, karbenin reaktif merkezini sudan ve diğer moleküllerden koruyarak kararlılığını sağladı. Ortaya çıkan yapı, nükleer manyetik rezonans spektroskopisi ve X-ışını kristalografisi ile incelenebilecek kadar kararlıydı ve bu tür karbenlerin suda var olabileceğine dair kesin kanıtlar sundu.
Yeşil Kimya İçin Yeni Yollar Açıldı
Bu keşif, temel bir biyokimya hipotezini doğrulamanın ötesinde pratik uygulamalara da sahip. Karbenler, ilaçlar, yakıtlar ve diğer malzemelerin üretiminde kullanılan metal bazlı katalizörlerde sıklıkla “ligand” (destekleyici yapı) olarak görev yapar. Bu süreçlerin çoğu zehirli organik çözücüler gerektirir. Araştırmacıların karbenleri suda kararlı hale getirme yöntemi, bu reaksiyonları daha temiz, daha ucuz ve daha güvenli hale getirmeye yardımcı olabilir. Çalışmanın baş yazarı Varun Raviprolu, “Su ideal bir çözücüdür – bol, toksik olmayan ve çevre dostu. Bu güçlü katalizörleri suda çalıştırabilirsek, bu yeşil kimyaya doğru büyük bir adımdır,” dedi.
Kimyada İmkansız Denilen Başarıldı: 67 Yıllık B1 Vitamini Teorisi Doğrulandı! yazısı ilk önce BeeTekno | Güncel Teknoloji Haberleri ve İncelemeler yayınlanmıştır.