چه کسی استریوشیمی را کشف کرد؟

چه کسی استریوشیمی را کشف کرد؟

چندین دانشمند را می توان با کشف و توسعه استریوشیمی نسبت داد. آنها عبارتند از: لوئی پاستور، ژاکوبوس اچ. ونت هاف، و جوزف لوبل.

استریوشیمی شاخه ای از شیمی است که بر آرایش فضایی نسبی اتم ها در مولکول ها و دستکاری آنها تمرکز دارد.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد ریشه های استریوشیمی و تأثیر آن بر شیمی مدرن به خواندن ادامه دهید.

ریشه های استریوشیمی

استریوشیمی به استریوایزومرها و ساختار هندسی و گروه های عملکردی آنها در فضای سه بعدی نگاه می کند. می توان آن را خیلی قبل از توسعه نظریه ساختار مولکولی ردیابی کرد.

در واقع، پایه‌های استریوشیمی در سال 1815گذاشته شد، زمانی که ژان باپتیست بیو کشف کرد که برخی از مواد متبلور قادر به چرخش صفحه نور قطبی هستند. او معتقد بود که این ویژگی با ساختارهای بنیادی مواد ارتباط دارد.

علیرغم مشاهدات اولیه بیوت، لوئی پاستور به طور گسترده ای به عنوان اولین شیمیدان استریو شناخته می شود. در سال 1842، او کشف کرد که نمک های اسید تارتاریک جمع آوری شده از ظروف تولید شراب می توانند صفحه نور قطبی شده را بچرخانند. این در نمک های منابع دیگر مشاهده نشد.

پیشرفت‌های بیشتر در استریوشیمی در سال 1874 اتفاق افتاد، زمانی که تئوری ساختار آلی در سه بعدی به طور مستقل توسط Jacobus H. van’t Hoff و Joseph-Achille Le Bel ارائه شد.

چهره های کلیدی در کشف استریوشیمی

سرنخ‌های شیمی فضایی پیش از توسعه نظریه‌های مختلف ساختارهای مولکولی مانند نظریه پیوند ظرفیت، نظریه مداری مولکولی و نظریه میدان لیگاند است.

شیمیدانان ساختارهای اساسی مولکول ها را درک نمی کردند، بنابراین کشف آن عمدتاً بر اساس گمانه زنی های نظری و مشاهدات تجربی غیرمستقیم بود.

همانطور که قبلاً اشاره کردیم، دو نفر از چهره های کلیدی در کشف و توسعه استریوشیمی عبارتند از ژاکوبوس هنریکوس ون ت هاف و جوزف لو بل.

یاکوبوس هنریکوس ونت هاف
ون ت هاف یک شیمی دان فیزیک هلندی و اولین کسی بود که این ایده را مطرح کرد که اتم ها می توانند ساختارهای خاص و قابل پیش بینی را به عنوان مولکول تشکیل دهند.

او در جزوه‌ای که در سال 1874 منتشر شد، این فرضیه را مطرح کرد که اتم‌های کربن می‌توانند ساختارهای چهار وجهی ایجاد کنند. او همچنین ساختارهای هندسی برخی هیدروکربن ها (یعنی آلن ها و کومولن ها) را به درستی پیش بینی کرد و کایرالیته این ترکیبات را شناسایی کرد. به دلیل این دستاورد، ون ت هاف اکنون به عنوان یکی از پیشگامان و بنیانگذاران شیمی فیزیک در نظر گرفته می شود.

جوزف لوبل
لو بل یک شیمیدان فرانسوی بود که بیشتر به خاطر کارش در زمینه استریوشیمی شهرت داشت. در همان سالی که ونت هاف جزوه خود را در مورد ساختارهای مبتنی بر کربن منتشر کرد، لو بل نظریه خود را در مورد چگونگی ارتباط ساختار مولکولی یک ماده با فعالیت نوری آن، به ویژه با نور پلاریزه، اعلام کرد. نظریه او پایه ای برای علم استریوشیمی شد.

کار هر دوی این شیمیدانان پیشرو منجر به چیزی شد که امروزه به عنوان قانون لوبل وانت هاف شناخته می شود. قانون می گوید که:

تعداد استریو ایزومرهای یک ترکیب آلی که فاقد صفحه های تقارن داخلی است 2n است که n نشان دهنده تعداد اتم های کربن نامتقارن است.

تاثیر استریوشیمی بر شیمی

استریوشیمی تاثیر زیادی بر شیمی داشته است. اولاً، درک ساختارهای سه بعدی مولکول ها این امکان را برای شیمیدانان فراهم کرده است که به طور دقیق واکنش های پیچیده مولکول های آلی را پیش بینی کنند.

همچنین راه را برای سنتز مواد شیمیایی آلی و بیومولکول‌ها هموار کرده است. همانطور که ممکن است انتظار داشته باشید، این منجر به پیشرفت های قابل توجهی در زمینه هایی مانند تولید مواد شیمیایی، پزشکی و علم مواد شده است.

رسوایی تالیدومید نشان می دهد که چرا توجه به استریوشیمی بسیار مهم است، به ویژه در مورد داروها. تالیدومید در دهه 1950 و اوایل دهه 1960 به عنوان آرام بخش به مادران باردار داده می شد. با این حال، ایزومر این دارو اثرات مضری بر رشد جنین داشت و در نتیجه هزاران نوزاد با نقایص مادرزادی جدی متولد شدند.

مولکول های (S)-تالیدومید و (R)-تالیدومید به راحتی قابل تعویض هستند. اگرچه ایزومر R به عنوان یک آرام بخش عمل می کند، تحقیقات بعداً نشان داد که ایزومر S در واقع یک تراتوژن است.

تراتوژن یک ماده شیمیایی است که با بیان ژنتیکی در طول رشد کودک در رحم تداخل می کند، که سپس منجر به ناهنجاری های فیزیکی مانند تشکیل نشدن یا کوتاهی اندام می شود.

استریوشیمی در شیمی مدرن

استریوشیمی به طور گسترده در شیمی مدرن استفاده می شود. در واقع، بسیاری از صنایع ممکن است حتی بدون دانش ما از استریوشیمی وجود نداشته باشند. این به ویژه در سنتز و اثربخشی داروهای دارویی بسیار مهم است.

به عنوان مثال داروی کلونیدین را که برای درمان فشار خون بالا و ADHD استفاده می شود، مصرف کنید. برای اینکه دارو عمل کند، باید با گیرنده های α2-آدرنرژیک در مغز و اعصاب محیطی متصل شود. این سیگنال های خاصی از مغز را مسدود می کند، که سپس به شل شدن رگ های خونی کمک می کند.

برنامه های کاربردی و تحقیقات فعلی

کاربردهای فعلی و تحقیقات در مورد استریوشیمی عمدتاً در زمینه علم مواد متمرکز است.

اینها شامل فناوری نانو مانند نانوگرافن است. به لطف استریوشیمی، در آینده ای نه چندان دور حتی ممکن است بتوان نانوروبات هایی ساخت که می توانند برای ترمیم سلول ها و حمله به عفونت های ویروسی برنامه ریزی شوند.

نتیجه

کشف و توسعه استریوشیمی توسط Van’t Hoff و Le Bel پیشگام شد و منجر به پیشرفت در پزشکی، شیمی آلی و علم مواد شد. دانستن ساختارهای هندسی مولکول ها به دانشمندان این امکان را می دهد که طیف وسیعی از مولکول های آلی را سنتز کرده و نانو اشیاء دقیقی را طراحی کنند.