Derek Barton: Architetto della forma molecolare

Nel 1950, un giovane chimico britannico osservò i disegni piatti delle molecole di steroidi che i chimici organici usavano da decenni e li dichiarò sostanzialmente errati. Sostenne che le molecole non erano diagrammi, ma oggetti tridimensionali la cui forma nello spazio determinava il modo in cui reagivano; un singolo articolo di nove pagine basato su questa intuizione gli sarebbe valso un Premio Nobel e avrebbe riorganizzato il modo in cui la chimica stessa viene insegnata.

Uno studente del Kent diventato chimico

Derek Harold Richard Barton è nato l'8 settembre 1918 a Gravesend, nel Kent, figlio di William Thomas e Maude Henrietta Barton. Ha frequentato la Gravesend Grammar School, la King's School di Rochester e la Tonbridge School prima di entrare all'Imperial College di Londra nel 1938. Lì ha conseguito la laurea nel 1940 e ha completato un dottorato in chimica organica nel 1942, seguito da un DSc nel 1949; una formazione che lo avrebbe tenuto legato all'Imperial College, a intermittenza, per il resto della sua vita lavorativa.

Chimica governativa e una carriera iniziale inquieta

I primi anni professionali di Barton furono insolitamente itineranti per uno scienziato che sarebbe diventato uno dei chimici più decorati della sua generazione. Ha lavorato come chimico di ricerca governativo dal 1942 al 1944, poi è passato all'industria presso Albright and Wilson a Birmingham. È tornato all'Imperial College come assistente docente, ha ottenuto una borsa di ricerca ICI dal 1946 al 1949 e poi ha attraversato l'Atlantico come docente ospite all'Università di Harvard nel 1949-50, il periodo durante il quale ha scritto l'articolo che ha cambiato il suo campo. È tornato in Gran Bretagna per un posto di lettore e poi una cattedra al Birkbeck College, è stato nominato Regius Professor di Chimica all'Università di Glasgow nel 1955 e nel 1957 ha assunto la cattedra di chimica organica all'Imperial College, l'istituzione dove aveva iniziato come studente universitario due decenni prima.

L'articolo che ha riscritto la stereochimica

La svolta arrivò nel 1950 con un articolo intitolato "The Conformation of the Steroid Nucleus". Basandosi sul lavoro precedente del chimico norvegese Odd Hassel sulle forme degli anelli di cicloesano, Barton dimostrò che la forma tridimensionale e "conformazionale" adottata da una molecola — non solo quali atomi fossero legati a quali — determinava il suo comportamento chimico, la sua reattività e la velocità e direzione delle sue reazioni. Applicata per la prima volta agli steroidi, una classe di molecole centrale per ormoni e prodotti farmaceutici, l'idea diede ai chimici una geometria di lavoro predittiva: gli atomi di una molecola potevano essere immaginati mentre si ripiegavano in disposizioni a sedia o a barca, e quel ripiegamento spiegava perché una reazione procedeva facilmente mentre una chimicamente simile si bloccava. L'analisi conformazionale, come divenne noto il campo, diede ai chimici sintetici una mappa che prima mancava, e divenne uno strumento standard per pianificare la sintesi di prodotti naturali complessi.

Il Premio Nobel e gli onori di un chimico

Nel 1969, Barton ha condiviso il Premio Nobel per la Chimica con Hassel "per i loro contributi allo sviluppo del concetto di conformazione e la sua applicazione nella chimica" — un riconoscimento del fatto che l'intuizione geometrica del 1950 era diventata, nel giro di due decenni, fondamentale piuttosto che semplicemente intelligente. È stato un riconoscimento tra i tanti. È stato eletto membro della Royal Society nel 1954, ha vinto il Premio Corday-Morgan come suo primo destinatario nel 1949 e il Premio Tilden nel 1952, ha ricevuto la Davy Medal nel 1961 e la Royal Medal nel 1972, l'anno in cui è stato anche nominato cavaliere. La Royal Society gli ha successivamente conferito la Copley Medal nel 1980 e l'American Chemical Society gli ha dato il Priestley Medal nel 1995. È stato membro dell'Accademia tedesca delle scienze Leopoldina, della U.S. National Academy of Sciences e dell'American Philosophical Society — una diffusione internazionale insolitamente ampia di riconoscimenti per un chimico la cui intuizione determinante era nata dall'osservazione attenta di una singola classe di molecole.

Una seconda e terza carriera, in tarda età

A differenza di molti premi Nobel che si stabiliscono in un'unica cattedra istituzionale una volta arrivato il premio, Barton ha continuato a muoversi. Nel 1978 ha lasciato l'Imperial College per dirigere l'Institut de Chimie des Substances Naturelles fuori Parigi, immergendosi nella vita scientifica francese per quasi un decennio. Nel 1986, a un'età in cui la maggior parte degli scienziati rallenta, ha assunto una cattedra distinta alla Texas A&M University, dove ha lavorato fino alla sua morte nel 1998 — un quarto paese, effettivamente, in una carriera che aveva già abbracciato Inghilterra, Stati Uniti e Francia. Diverse reazioni portano il suo nome da questo periodo successivo e prolifico: la reazione di Barton, la decarbossilazione di Barton e la deossigenazione di Barton-McCombie, metodi che hanno dato ai chimici in attività modi nuovi e affidabili per rimuovere o riorganizzare atomi specifici in una molecola senza disturbare il resto della sua struttura.

Perché Derek è chiamato un genio

La pretesa di genialità di Barton si basa su un atto di percezione specifico e dall'apparenza poco glamour: ha guardato le formule strutturali piatte e bidimensionali che ogni chimico organico della sua epoca usava senza lamentarsi, e ha visto che nascondevano l'unica variabile — la forma tridimensionale — che controllava effettivamente la reattività. Questo è un salto concettuale, non tecnico; non richiedeva alcuno strumento nuovo, solo la volontà di diffidare di una convenzione che l'intero campo aveva ereditato dai libri di testo. Il linguaggio del comitato Nobel — accreditandolo dello "sviluppo" di un concetto, non solo dell'applicazione di uno — riflette che il suo contributo è stato un'impalcatura teorica su cui le generazioni successive hanno costruito, come dimostrato dal fatto che il suo nome etichetta ancora tre distinte reazioni chimiche scoperte nel corso di diversi decenni della sua carriera, suggerendo un modo di pensare duraturo e generativo piuttosto che una singola intuizione fortunata. Il controargomento onesto è che Barton non ha inventato l'analisi conformazionale dal nulla: si è basato direttamente ed esplicitamente sul precedente lavoro strutturale di Odd Hassel sul cicloesano, e il comitato Nobel ha riconosciuto i due uomini congiuntamente proprio per questo motivo. Il suo genio, per quanto tale, risiedeva nella sintesi e nell'estensione — vedere che una scoperta strutturale di nicchia sulle forme degli anelli poteva essere generalizzata in un principio guida della reattività organica — piuttosto che nella scoperta solitaria.

Eredità

Barton è morto il 16 marzo 1998, dopo dodici anni alla Texas A&M. La Tonbridge School, dove è stato educato da ragazzo, ha aperto il Barton Science Centre in sua memoria nel 2019, e nel 1977 il British Post Office aveva già inserito la sua immagine tra sei chimici britannici vincitori del Nobel su una serie di francobolli commemorativi. Le sue memorie del 1996, Reason and Imagination: Reflections on Research in Organic Chemistry, rimangono il resoconto più completo di un metodo di lavoro che ha trasformato un disegno piatto in una scienza tridimensionale.