ديريك بارتون: مهندس الشكل الجزيئي

في عام 1950، نظر كيميائي بريطاني شاب إلى الرسومات المسطحة لجزيئات الستيرويد التي استخدمها الكيميائيون العضويون لعقود وأعلن أنها خاطئة جوهرياً. وجادل بأن الجزيئات ليست مخططات، بل أجسام ثلاثية الأبعاد يحدد شكلها في الفضاء كيفية تفاعلها - وورقة بحثية واحدة من تسع صفحات مبنية على تلك الرؤية ستكسبه في النهاية جائزة نوبل وتعيد تنظيم كيفية تدريس الكيمياء نفسها.

تلميذ من كينت يتحول إلى كيميائي

ولد ديريك هارولد ريتشارد بارتون في 8 سبتمبر 1918 في غريفزند، كينت، وهو ابن ويليام توماس ومود هنرييتا بارتون. تنقل بين مدرسة غريفزند للقواعد، ومدرسة الملك في روتشستر، ومدرسة تونبريدج قبل أن يلتحق بكلية إمبريال لندن في عام 1938. حصل على شهادته هناك في عام 1940 وأكمل درجة الدكتوراه في الكيمياء العضوية في عام 1942، تليها درجة دكتوراه في العلوم (DSc) في عام 1949 - وهو تدريب من شأنه أن يبقيه مرتبطاً بكلية إمبريال، بشكل متقطع، لبقية حياته المهنية.

كيمياء الحكومة ومسيرة مهنية مبكرة مضطربة

كانت السنوات المهنية الأولى لبارتون متنقلة بشكل غير عادي لعالم سيصبح واحداً من أكثر الكيميائيين تكريماً في جيله. عمل ككيميائي أبحاث حكومي من عام 1942 إلى 1944، ثم انتقل إلى الصناعة في شركة أولبرايت آند ويلسون في برمنغهام. عاد إلى كلية إمبريال كمحاضر مساعد، وحصل على زمالة بحثية من ICI من عام 1946 إلى 1949، ثم عبر المحيط الأطلسي كمحاضر زائر في جامعة هارفارد في 1949-1950 - وهي الفترة التي كتب فيها الورقة التي غيرت مجاله. عاد إلى بريطانيا ليشغل منصب قارئ ثم أستاذاً في كلية بيركبيك، وعُين أستاذاً ملكياً (Regius Professor) للكيمياء في جامعة غلاسكو في عام 1955، وفي عام 1957 تولى كرسي الكيمياء العضوية في كلية إمبريال، المؤسسة التي بدأ فيها كطالب جامعي قبل عقدين من الزمن.

الورقة التي أعادت كتابة الكيمياء الفراغية

جاءت نقطة التحول في عام 1950 بورقة بحثية بعنوان "تشكيل نواة الستيرويد". بناءً على عمل سابق للكيميائي النرويجي أود هاسل حول أشكال حلقات الهكسان الحلقي، أظهر بارتون أن الشكل ثلاثي الأبعاد "التوافقي" الذي يتخذه الجزيء - وليس فقط الذرات المرتبطة ببعضها البعض - يحدد سلوكه الكيميائي، وتفاعليته، وسرعة واتجاه تفاعلاته. طُبقت الفكرة أولاً على الستيرويدات، وهي فئة من الجزيئات المركزية للهرمونات والأدوية، ومنحت الكيميائيين هندسة عمل تنبؤية: يمكن تخيل ذرات الجزيء وهي تطوى في ترتيبات تشبه الكرسي أو القارب، وهذا الطي يفسر لماذا يسير تفاعل ما بسهولة بينما يتعثر تفاعل مشابه كيميائياً. التحليل التوافقي، كما أصبح يعرف المجال، أعطى الكيميائيين التخليقيين خريطة كانوا يفتقرون إليها سابقاً، وأصبح أداة قياسية لتخطيط تخليق المنتجات الطبيعية المعقدة.

جائزة نوبل وتكريمات الكيميائي

في عام 1969، شارك بارتون جائزة نوبل في الكيمياء مع هاسل "لمساهماتهم في تطوير مفهوم التوافق وتطبيقه في الكيمياء" - وهو اعتراف بأن الرؤية الهندسية لعام 1950 أصبحت، في غضون عقدين، أساسية بدلاً من كونها ذكية فقط. كان هذا تكريماً واحداً من بين العديد. انتُخب زميلاً للجمعية الملكية في عام 1954، وفاز بجائزة كورداي-مورغان كأول متلقٍ لها في عام 1949 وجائزة تيلدن في عام 1952، وحصل على ميدالية ديفي في عام 1961 والميدالية الملكية في عام 1972، وهو العام الذي حصل فيه أيضاً على لقب فارس. منحت الجمعية الملكية لاحقاً ميدالية كوبلي في عام 1980، ومنحته الجمعية الكيميائية الأمريكية ميدالية بريستلي في عام 1995. كان عضواً في الأكاديمية الألمانية للعلوم ليوبولدينا، والأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم، والجمعية الفلسفية الأمريكية - وهو انتشار دولي غير عادي للاعتراف بكيميائي جاءت رؤيته المحددة من التحديق بجدية في فئة واحدة من الجزيئات.

مسيرة مهنية ثانية وثالثة، في وقت متأخر من الحياة

على عكس العديد من الحائزين على جائزة نوبل الذين يستقرون في كرسي مؤسسي واحد بمجرد وصول الجائزة، استمر بارتون في التنقل. في عام 1978 غادر كلية إمبريال لإدارة معهد كيمياء المواد الطبيعية خارج باريس، منغمساً في الحياة العلمية الفرنسية لما يقرب من عقد من الزمان. في عام 1986، في سن كان معظم العلماء يتباطأون فيه، تولى أستاذاً متميزاً في جامعة تكساس إيه آند إم، حيث عمل حتى وفاته في عام 1998 - وهو بلد رابع، فعلياً، في مسيرة مهنية شملت بالفعل إنجلترا والولايات المتحدة وفرنسا. تحمل العديد من التفاعلات اسمه من هذه الفترة اللاحقة والخصبة: تفاعل بارتون، ونزع الكربوكسيل لبارتون، ونزع الأكسجين لبارتون-ماكومبي، وهي طرق منحت الكيميائيين العاملين طرقاً جديدة وموثوقة لإزالة أو إعادة ترتيب ذرات معينة في جزيء دون إزعاج بقية هيكله.

لماذا يُدعى ديريك بالعبقري

تستند مطالبة بارتون بالعبقرية إلى فعل إدراك محدد يبدو غير براق: نظر إلى الصيغ الهيكلية المسطحة ثنائية الأبعاد التي استخدمها كل كيميائي عضوي في عصره دون شكوى، ورأى أنها تخفي المتغير الوحيد - الشكل ثلاثي الأبعاد - الذي يتحكم فعلياً في التفاعلية. هذه قفزة مفاهيمية، وليست تقنية؛ لم تتطلب أي أداة جديدة، فقط الرغبة في عدم الثقة في اتفاقية ورثها المجال بأكمله من الكتب المدرسية. تعكس لغة لجنة نوبل - التي تنسب إليه "تطوير" مفهوم، وليس مجرد تطبيق واحد - أن مساهمته كانت سقالة نظرية بنت عليها الأجيال اللاحقة، وهو ما يتضح من حقيقة أن اسمه لا يزال يطلق على ثلاثة تفاعلات كيميائية متميزة تم اكتشافها عبر عقود مختلفة من حياته المهنية، مما يشير إلى طريقة تفكير دائمة وتوليدية بدلاً من رؤية محظوظة واحدة. الحجة المضادة الصادقة هي أن بارتون لم يخترع التحليل التوافقي من لا شيء: لقد بنى بشكل مباشر وصريح على العمل الهيكلي السابق لأود هاسل حول الهكسان الحلقي، وقد اعترفت لجنة نوبل بالرجلين معاً لهذا السبب بالضبط. تكمن عبقريته، كما كانت، في التوليف والتوسع - رؤية أن اكتشافاً هيكلياً متخصصاً حول أشكال الحلقات يمكن تعميمه في مبدأ حاكم للتفاعلية العضوية - بدلاً من الاكتشاف المنفرد.

الإرث

توفي بارتون في 16 مارس 1998، بعد اثني عشر عاماً في تكساس إيه آند إم. افتتحت مدرسة تونبريدج، حيث تلقى تعليمه كصبي، مركز بارتون للعلوم في ذكراه في عام 2019، وفي عام 1977 كان مكتب البريد البريطاني قد وضع صورته بالفعل بين ستة كيميائيين بريطانيين حائزين على جائزة نوبل في مجموعة من الطوابع التذكارية. تظل مذكراته لعام 1996، Reason and Imagination: Reflections on Research in Organic Chemistry، الحساب الأكثر اكتمالاً لطريقة عمل حولت رسماً مسطحاً إلى علم ثلاثي الأبعاد.