வேதியியல் நோபல் 2010

1965 வாக்கில் அமேரிக்காவின் டெலாவேர் நகரில் உள்ள ஹெர்குலிஸ் இன்க். என்ற கம்பெனியில் கரிம வேதியியல் ஆராய்ச்சித்துறையின் அறிவியலாளர் ஒருவர், கரி-கரி சேர்க்கையை எளிமையாக ஏற்படுத்துவதற்காகப் பரிசோதனைகள் செய்ய அருகிலிருந்த டெலாவேர் பல்கலைக்கழகத்தின் உதவியை நாடினார். வெற்றிகண்ட பரிசோதனைகளின் முடிவுகளை 1967-ல் கம்பெனியில் இருந்தபடியே ஆராய்ச்சிக் கட்டுரையாக்கி வெளியிட்டார். பிறகு டெலாவேர் பல்கலைக்கழகத்தின் வேதியியல் துறையில் பேராசிரியராகப் பணியாற்றத் தொடங்கினார். ஏற்கெனவே செய்திருந்த ஆராய்ச்சியினால் பெரிதாகப் பயன் ஒன்றும் புலப்படவில்லை. 1980 முதல் ஆராய்ச்சி செய்யப் பணப் பற்றாக்குறை. பணம் கேட்டு மையங்களுக்கு எழுதி அனுப்பிய அனைத்து ஆராய்ச்சிப் பிரேரணைகளும் ஊத்திக்கொண்டன. ஆராய்ச்சியை மேற்கொள்ளமுடியாமல், வெறும் ஆசிரியராக இருக்கப் பிரியப்படாமல், 1989-ல் இந்த அறிவியலாளர் ரிடையர் ஆகிவிட்டார். இன்று எமரிடஸ் பேராசிரியர் என்று பெயரளவில் பல்கலைக்கழகத்துடன் உறவு வைத்துக்கொண்டிருந்தாலும், ஃபுளோரிடாவில் ரிடையர்ட் வாழ்க்கையை ஜாலியாக கழித்துக்கொண்டிருக்கிறார்.

இவர்தான் 2010-ன் வேதியியல் நோபல் பரிசு பெற்ற ரிச்சர்ட் ஹெக்.

2010 வேதியியல் நோபல் பரிசு, இவர் 1967-ல் நிகழ்த்திய பல்லேடியம் காட்டலிஸ்ட் மூலமான கரி-கரி சேர்க்கை வேதியியல் மாற்றத்துக்காக.

கரிமவேதியியலில் மிகவும் கடினமான ரசாயன மாற்றம், கரி-கரி சேர்க்கைதான். கரி உள்ள இரண்டு மூலக்கூறுகளை அப்படியே சேர்த்தால், அவை சேராது. கரியும் கரியும் ஒருங்கிணைந்து ஒட்டிக்கொள்ளாது. ஆனால் இவ்வகைச் சேர்க்கைகளே பல புதிய ரசாயனங்களைத் தோற்றுவிக்க வல்லவை என்று விஞ்ஞானிகள் அறிந்திருந்தனர். இவ்வகைக் கரி-கரி சேர்க்கையை எளிமையாகச் செய்யும் வழியை இருபதாம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்திலிருந்தே பலர் ஆராய்ந்துவந்தனர்.

கரி-கரி சேர்க்கையை நிகழ்த்துவதற்கு சென்ற நூற்றாண்டில் நான்கு ரசாயன மாற்றங்கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த நான்கும், கண்டுபிடித்தவர்களுக்கு நோபல் பரிசை ஈட்டித் தந்துள்ளன. விக்டர் க்ரிக்னார்ட் (Victor Grignard) 1912, டீய்ஸ் மற்றும் ஆல்டர் (Otto Deis and Kurt Alder) 1950, பிரவுன் மற்றும் விட்டிக் (Herbert C. Brown and Georg Wittig) 1979 ஆகியோர் ஏற்கெனவே நோபல் பரிசுகளை வாங்கியிருந்தனர். இப்போது 2010-ல் ரிச்சர்ட் ஹெக், ஐ-இச்சி நெகிஷி, அகிரா சுஸூகி (Richard Heck, Ei-ichi Negishi and Akira Suzuki) ஆகியோர் வாங்கியுள்ளனர்.

நெகிஷி, ஹெக்கின் மாற்றத்தைச் சற்று மாற்றியமைத்து, புதிய தொழில்நுட்பத்தை உருவாக்கினார். ஹெக்குடன் தொடர்பின்றி அமெரிக்காவின் சிரக்யூஸ் பல்கலைக்கழகத்தில் தனியாக இதைச் செய்தார். இதை வைத்து 1977-ல் ஆராய்ச்சிக் கட்டுரை ஒன்றை வெளியிட்டார். பின்னர் பர்ட்யூ பல்கலைக்கழகத்துக்கு இடம்பெயர்ந்தார். நோபல் பரிசு வாங்குவதுதான் இவரது வாழ்வின் லட்சியமாக இருந்ததாம். நிறைவேற்றிவிட்டார்.

அகிரா சுஸூகி, ஜப்பானின் ஹொக்கைடோ பல்கலைக்கழகத்தில் பணியாற்றுகிறார். இவர், தன் பங்குக்கு, 1979-ல் எழுதிய கட்டுரையில், பல்லேடியம் தவிர வேறு சில உலோகங்களைக் கொண்டும் கரி-கரி சேர்க்கையை நிகழ்த்தலாம் என்று நிறுவினார்.

ஹெக் முதலானோர் கண்டது கரி-கரி சேர்க்கைக்கு ஒரு சமயோசிதமான வழி. நேரடியாகச் சேர்க்க முற்படாமல், பல்லேடியம் போன்ற புதியதோர் உலோகத்தை ரசாயன மாற்றங்களை நிகழ்த்த உதவியாக கேட்டலிஸ்ட் (தூண்டி) எனச் சேர்த்தனர். இவை கரி உள்ள தாய் மூலக்கூறுகளை சரியான வழியில் பிரித்து, கரி-கரி சேர்க்கையை ஏதுவாக்கும். ஹெக், நெகிஷி முதலானோரின் இவ்வகைக் கண்டுபிடிப்பால், ஆர்கனோமெட்டாலிக்ஸ் என்ற புதிய கரிமவேதியியல் துறையே உருவாகியது.

எப்படி ஒரு உலோகம் கரி-கரி சேர்க்கையைச் செயலாக்குகிறது என்பதை ஒரு ரசா(யன)பாசமான குட்டிக்கதையின்மூலம் பார்ப்போம்.

*

ஒரு கரிமவேதியியல் ஊரில் R’-CH2-X என்றும் R-CH3 என்றும் இரு கரிம (C) மூலக்கூறுகள் இருந்தன. இரண்டுமே இரு வேறு காதல் ஜோடிகள். இவர்கள் காதல் சேர்க்கை இவர்களது பெற்றோர்களுக்குப் பிடிக்கவில்லை. எப்படியாவது இந்த ஜோடிகளைப் பிரிக்கவேண்டும் என்று எண்ணினர். கரி-கரி என்று ஜோடி ஏற்பட்டால் பரவாயில்லையாம். ஆனால் கரி உள்ள மூலக்கூறுகள் (CH2-X, CH3) இரண்டுக்கும் ஒன்றோடு ஒன்று ஊடல். நேரடியாகச் சேராது. அதனால்தான் வேறு ஜோடிகளிடம் தாற்காலிகமான ஈர்ப்பு.

என்ன செய்வதென்று புரியாமல், கரி குடும்பத்தினர் தங்கள் கோரிக்கையை முன்வைத்து, 1977-ம் ஆண்டு நெகிஷியிடம் முறையிட்டனர்.

நெகிஷி, நம் புராணங்களையும் சினிமாக்களையும் பார்த்திருப்பார்போல. அவர் தகாத கரி உறவுகளைப் பிரித்து, தகும் கரி-கரி உறவை ஏற்படுத்த ஒரு வழி செய்தார். சட்டெனப் பார்ப்பதற்கு வெள்ளியில் வார்த்ததுபோன்ற தேகச்செழிப்புடைய, பூலோகத்தில் அரிதாகத் தோன்றும், தேவலோக நாரீமணிகளான, கிரேக்க பெண் அழகிக் கடவுள் ஏதினாவின் புனைப்பெயர் கொண்ட பல்-லேடி-யம் என்ற பலே உலோக லேடி-க்களின் உதவியை நாடினார். இந்த பல்லேடிய லேடிக்களை கேட்டலிஸ்ட் என்று சொல்லி, கரிமவேதியியல் ஊருக்குள் கொண்டுவந்தார்.

எதிர்பார்த்ததுபோல, அதுவரை தனித்தனியாச் சுற்றிவந்த இரண்டு ஜோடிகளும், பல்லேடிய  லேடிக்களிடம் ஈர்க்கப்பட்டன. பல்லேடியத்தின் கைங்கர்யத்தால், சடுதியில் கரிம மூலக்கூறுகளின் இடையேயான சேர்க்கை பலம் குறையத் தொடங்கியது. இரண்டு ஜோடிகளின் உறவிலும் விரிசல் விழுந்தது.

முதல் ஜோடியில் X சற்று நெகடிவாகப் பேசத் தொடங்கி, சற்றே நெகடிவ் சார்ஜுடன் உறவைவிட்டு வெளியே செல்ல எத்தனித்தது. பதிலுக்கு, அதுவரை சாதுவாக இருந்த CH2-R’, பல்லேடியத்தின் புதிய உறவால், பாஸிடிவாக யோசித்து, X-ஐ விட்டு விலகி, சற்றே பாஸிடிவ் சார்ஜுடன், ஊரில் உள்ள மற்ற கரி மூலக்கூறுகளைப் புதிய கண்ணோட்டத்தில் பார்க்கத் தொடங்கியது.

இப்போது R-CH3 என்ற அடுத்த ஜோடியும் பல்லேடியத்தின் புதிய சேர்க்கையால், தங்களுக்குள் உறவு வலுவிழந்து, CH2-R மற்றும் H என்று பிரியத் தொடங்கியது. இதில் H  காதல் மயக்கத்திலிருந்து வெளிப்பட்டதும், தான் புரோட்டான் என்று நினைவு வந்து தன்னைப்போல் பாஸிடிவாக யோசிக்கும் வேறு யாராவது கிடைப்பார்களா என்று தேடத் தொடங்கியது. இதனால் அதுவரை நியூட்ரலாக இருந்த CH2-R சற்றே நெகடிவாகி, இனி தனக்கு கரியைத் தவிர வேறு உறவு தேவையில்லை என்று எண்ணத் தொடங்கியது.

பிரிந்த ஜோடிகள் அனைத்தும் தங்கள் கண்களை திறந்துவைத்த பல்லேடியத்திடம் மட்டும் சுமுக உறவு பாராட்டியபடி இருந்தன. ஒரே ஊரில் இருப்பதால், பிரிவோம் சந்திப்போம் கணக்கில், அன்றிரவே பார்க்கில் சந்தித்துக்கொண்டன. இரவில், ரசாயன இருட்டில், பல்லேடிய லேடிக்களின் பரிந்துரையில், இரண்டு வெவ்வேறு சார்ஜுகளுடன் உலவும் கரியுள்ள மூலக்கூறுகள் கருத்தொருமித்து, தங்களுக்குள்ளே பிணைப்பை ஏற்படுத்திக்கொள்ளத் தயங்கவில்லை.

மிச்சமுள்ள புரோட்டான் தன்னைப்போல் பாஸிடிவ் சார்ஜ் யாரும் மாட்டாததால், கரியுள்ள மூலக்கூறால் கைவிடப்பட்டு, மனம் நொந்து, நெகடிவ் சார்ஜுடன் பார்க்கில் சும்மா சுற்றிக்கொண்டிருந்த ஹாலைட் X உடன் கைகோர்த்தது. மறுநாள் ஹைட்ரஜன்-ஹாலைட் என்று ஊரில் ஒரு புதிய ஜோடி பிறந்தது.

வெள்ளிநிற தேகமுடைய பல்லேடிய லேடிக்கள், கரிமவேதியியல் ஊரில், தங்கள் உலோகப்பணி இனிதே நிறைவேறிய திருப்தியில், தியாகச்சுடராக, மங்கிய சூரிய வெளிச்சத்தில், தொடுவானத்தை நோக்கி நடையைக் கட்டின.

தமிழ் சினிமா நல்லுலகம் நெட்டுருவாக அறியும் இந்தக் காதல் கதைக்கு கரிமவேதியியலில், ஆர்கனோமெட்டாலிக்ஸ் துறையில், “பல்லேடியம் காட்டலைஸ்ட் கிராஸ் கப்ளிங்ஸ் இன் ஆர்கானிக் சிந்தெஸைஸ்” என்று பந்தாவான தலைப்பு.

*

ஹெக் பரிந்துரைத்த ரசாயன மாற்றக் கதை, மேலே சொல்லப்பட்ட கதையின் உறவுகளைக்காட்டிலும் கார்பன்-கார்பன் டபுள் பாண்ட் போன்ற தகாத உறவுகள் கொண்ட ஏடாகூடமானது. ரொம்ப ஆபாசம் வேண்டாம் என்பதால், இத்துடன் நிறுத்திக்கொள்வோம்.

இப்படி நிகழ்த்தப்படும் கரி-கரி சேர்க்கையால் நமக்கு என்ன பயன்? ஓரிரண்டை மட்டும் பார்ப்போம்.

ஸ்டைரோஃபோம் கோப்பைகளை உபயோகித்திருப்பீர்கள். அம்மாமி கொலுவுக்கே பொட்டலத்துக்குபதில் இப்போது இவற்றில்தான் சுண்டல். இந்த ஸ்டைரோஃபோமின் மூலப்பொருளான ஸ்டைரீன் எனும் ரசாயனத்தை கரி-கரி சேர்க்கை மூலம்தான் செய்கிறார்கள். அதேபோல, ஆர்கானிக் எல்.ஈ.டி (Organic LEDs) எனப்படும் ஒளிர்வான்களில் உள்ள ரசாயனங்களும் இந்த கரி-கரி சேர்க்கையாலேயே உண்டாக்கப்படுகின்றன.

அடுத்து மருந்துப்பொருட்கள். வலி நிவாரணிகளான மார்ஃபீன், நெப்ராக்சின் போன்ற பொருட்களை கரி-கரி சேர்க்கை வழியாகவே செய்கிறர்கள். மாண்டலுக்காஸ்ட் எனப்படும் ஆஸ்துமா மருந்துகளும் இவ்வாறே. முக்கியமாக, நுரையீரல், வயிறு, கழுத்து, தலை மற்றும் மார்பகப் புற்றுநோயை எதிர்க்கவல்ல மருந்தான டாக்ஸால் (Taxol) எனும் கீமோதெரபி மருந்தை உருவாக்கும் முறை. டாக்ஸால் இயற்கையாகக் கிடைக்கக்கூடியதே. ஆனால் செடிகளிலிருந்து இதைப் பிரித்தெடுப்பது சிரமம். செலவும் கூடுதல். இதனால் சோதனைச் சாலையிலேயே எளிமையான ரசாயனங்களைக் கூட்டிச்சேர்த்து, டாக்ஸாலை உண்டாக்குகிறார்கள். ஹெக் பரிந்துரைத்த பல்லேடியம் காட்டலிஸ்ட் வைத்து கரி-கரி சேர்க்கை உண்டாக்கும் ரசாயன மாற்றத்தின் வழியாக.

இ தைப்போலவே டிராக்மாசிடின் (Dragmacidin) எனும் மருந்து கடல் பாசியிலிருந்து பிரித்தெடுக்கப்படுகிறது. இது, பல நோய் வைரஸ்களுக்கு எதிர்வினை என்பதைவிட முக்கியமாக, தற்போது எய்ட்ஸ் வைரஸ்களுக்கே எதிர்வினையாக இருக்கக்கூடும் என்று பரிசோதித்திருக்கின்றனர் (மனிதர்களுக்குக் கொடுத்து இன்னமும் சோதிக்கவில்லை). இந்த மருந்தையும், ஹெக் பரிந்துரைத்த பல்லேடியம் காட்டலிஸ்ட் வைத்து கரி-கரி சேர்கை உண்டாக்கும் ரசாயன மாற்றத்தின் வழியாக, செயற்கையாக உருவாக்க முடியுமாம்.