"קפיצת המוט" התוך-מולקולרית

כתב העת Nature Communications מדווח על הצלחתם של חוקרי הטכניון ביצירת "אתרי ריאקציה" חדשים במולקולות אורגניות

פרופ' אילן מרק

פרופ' אילן מרק

חוקרים בפקולטה לכימיה ע"ש שוליך בטכניון הצליחו ליצור אתרי-ריאקציה חדשים במולקולות אורגניות, וזאת לראשונה באמצעות העברה-מרחוק של מידע בין שני קצוות של המולקולה. על המאמר המתפרסם בכתב העת Nature Communications חתומים ראש המעבדה פרופ' אילן מרק, סוקדב סינה (פוסט-דוקטורנט מהודו), ג'פרי ברופרטס (דוקטורנט מבלגיה) ואלכסנדר וסור (פוסט-דוקטורנט מצרפת).

כימיה אורגנית היא תחום רחב מאד הכולל את מרבית המולקולות הביולוגיות שעליהן מבוססים כל עולם החי והצומח, מרבית התרופות, פולימרים סינטטיים ועוד. אחד האתגרים המרכזיים בהקשר זה הוא פיתוח שיטות סינטטיות חדשות –  תחום שכבר זיכה מספר חוקרים מובילים בפרסי נובל. "אפשר לומר שאנחנו אדריכלים של מולקולות", מסביר פרופ' מרק, "וכמו שיש אדריכלים שמעדיפים את הסטנדרטי ויש כאלה שמחפשים את השונה, גם בכימיה יש כאלה שבונים מולקולות סטנדרטיות ויש מדענים כמוני, שמחפשים את השונה ואת המאתגר. במיוחד מושכים אותי אתגרים בסינתזה שנחשבים בלתי אפשריים להשגה."

ואכן, במחקר הנוכחי פיצחה קבוצת המחקר של פרופ' מרק אתגר שנחשב בלתי אפשרי: יצירה של אתר ריאקציה חדש במקום שלא הייתה בו עמדה כזאת. אתר הריאקציה – "קבוצה פונקציונלית" בשמו המקצועי – הוא השער של המולקולה לריאקציה עם מולקולות אחרות ומכאן חשיבותו. במאמר הנוכחי מדגים פרופ' מרק יצירה של קבוצה כזו באמצעות "פונקציונליזציה מרחוק" (functionalization  (remote המבוססת על העברת מידע על גבי מתכת בתוך המולקולה.

"הרעיון של פונקציונליזציה מרחוק הוצע כבר לפני כמה עשורים," מסביר פרופ' מרק, "אולם עד כה הוא לא יושם בתחום הסינתזה האורגנית. זאת משום שההשפעה-מרחוק מבוססת על נדידת מתכת במולקולה, ונדידה זו מוגבלת על ידי אילוצים שונים ולא היה ברור כיצד לשלוט בה ולכוונה לאתר מסוים". כעת, כאמור, הצליחה הקבוצה בהעברת מידע מאתר המיקום המקורי של הקבוצה הפונקציונלית לנקודה אחרת, רחוקה מאוד, במולקולה. העברה זו מתבצעת בתהליך יחיד (one-pot operation) וללא תלות במרחק המולקולרי בין שתי האתרים. למעשה מדובר במעין "קפיצת מוט" המעבירה את המידע ומייצרת קבוצה פונקציונלית חדשה במולקולה.

הסטודנטים ג'פרי ברופרטס (מימין) וסוקדב סינה

הסטודנטים ג'פרי ברופרטס (מימין) וסוקדב סינה

בשני העשורים האחרונים הושגה התקדמות דרמטית בתחום הסינתזה האורגנית. אם בעבר התמקדה הקהילה המדעית בתחום זה במאמץ ליצור קשרים קוולנטיים (covalent bonds) מהסוג הסטנדרטי, הרי שבשנים האחרונות מתחולל שינוי פרדיגמה לקראת מערכות גמישות, חסכוניות ורב תכליתיות. לפיכך, הצלחתה של קבוצת המחקר הטכניונית בפיתוח תהליך יעיל של פונקציונליזציה מרחוק עשויה להוביל ליישומים מרחיקי לכת, למשל בתעשיית התרופות.

פרופ' אילן מרק נולד בישראל אך עבר בגיל שנה עם משפחתו לצרפת. ב-1988 השלים דוקטורט באוניברסיטת Pierre et Marie Curie בפריז, ולאחר פוסט-דוקטורט בבלגיה הוא עבד כחוקר באוניברסיטת  Pierre et Marie Curie. בשנת 1997, אחרי 34 שנים בצרפת, חזר לישראל והצטרף לסגל הפקולטה לכימיה בטכניון. כיום הוא עומד בראש מעבדה לכימיה אורגנית ע"ש משפחת מאלך ומחזיק בקתדרה ע"ש סובל. פרופ' מרק זכה בפרסים רבים ובהם פרס ויצמן למדעים מדויקים, פרס המצוינות של החברה הישראלית לכימיה, מלגת אלון, פרס מיכאל ברונו, פרס טאוב להצטיינות אקדמית ופרסי הצטיינות בהוראה כולל פרס ינאי מטעם הטכניון.

 

למאמר: http://www.nature.com/articles/ncomms14200