Донна Блэкмонд, FRS (родилась 19 апреля 1958 г.) — американский инженер-химик и заведующая кафедрой химии имени Джона К. Мартина в исследовательском центре Scripps в Ла-Хойе , Калифорния. Ее исследования сосредоточены на пребиотической химии, происхождении биологической гомохиральности , кинетике и механизмах асимметричных каталитических реакций. Она известна своей разработкой кинетического анализа хода реакции (RPKA), анализом нелинейных эффектов энантиомерной чистоты катализатора , биологической гомохиральности и поведения аминокислот. [1] [2]
Блэкмонд родилась 19 апреля 1958 года в Питтсбурге, штат Пенсильвания. Она училась в Питтсбургском университете и получила степени бакалавра и магистра в области химического машиностроения в 1980 и 1981 годах соответственно. Она получила докторскую степень в области химического машиностроения в Университете Карнеги-Меллона в 1984 году. Она стала профессором химического машиностроения в Питтсбургском университете вскоре после окончания университета и была повышена до должности доцента с постоянным контрактом в 1989 году. Блэкмонд оставалась в академической среде в течение 8 лет, прежде чем перейти на должность заместителя директора в Merck & Co., Inc. Ее основной обязанностью в компании было создание лаборатории для исследований и разработок в области кинетики и катализа органических реакций. Она была руководителем исследовательской группы в Институте Макса Планка по изучению колленовых соединений в Мюльхайме-на-Руре, Германия, профессором и заведующей кафедрой физической химии в Университете Халла в Кингстоне-апон-Халле, Великобритания, а также профессором химии и химической инженерии и заведующей кафедрой катализа в Имперском колледже Лондона, Великобритания. В настоящее время Блэкмонд является профессором химии, заведующей кафедрой и заведующей кафедрой химии имени Джона К. Мартина в Научно-исследовательском институте Скриппса в Ла-Хойе, Калифорния. Ее самые последние исследования применяют количественные аспекты ее опыта в области химической инженерии к синтезу сложных органических молекул каталитическими путями, в частности асимметричным катализом. [1]
Блэкмонд был пионером методологии кинетического анализа хода реакции (RPKA), которая используется для быстрого определения концентрационных зависимостей реагентов. [1] RPKA позволяет проводить измерения in situ для получения ряда уравнений скорости, которые позволяют анализировать реакцию с использованием минимального количества экспериментов. Цель этого типа анализа — помочь понять, какой может быть движущая сила реакции, и описать возможные механистические пути. [3] Этот метод отличает процессы скорости, происходящие в каталитическом цикле, от тех, которые происходят вне цикла. Известные приложения RPKA включают асимметричное гидрирование, асимметричные органокаталитические реакции, реакции образования связей углерод-углерод и углерод-азот, катализируемые палладием, и конкурентные реакции, катализируемые переходными металлами. [1]
Нелинейные эффекты описывают неидеальное соотношение между энантиомерным избытком (ee) продуктов реакции и ee катализатора, явление, впервые обнаруженное Генри Каганом . Каган разработал математические модели для описания этого неидеального поведения, модели ML n . [4] Блэкмонд провела исследования, которые привели к пониманию скорости реакции и ее связи с ee катализатора. Многие предложенные математические модели были протестированы в лаборатории Блэкмонда, что помогло определить возможные механистические особенности реакций, включая реакцию Соаи . [5] Реакция Соаи представляет интерес для абиотического синтеза, поскольку является автокаталитической реакцией, которая быстро производит большое количество энантиомерно чистых продуктов. [6] Блэкмонд была первой, кто использовал модель ML 2 Кагана для изучения нелинейных эффектов этой реакции. Она была первой, кто пришел к выводу, что гомохиральный димер является активным катализатором, способствующим гомохиральности для реакции Соаи. [5]
Совсем недавно Блэкмонд расширила кинетические модели для описания происхождения биологической гомохиральности. Она показала, что растворы в основном энантиочистых аминокислот могут быть получены из почти рацемических смесей посредством разделения энантиомеров раствор-твердое тело. Открытие того, что эвтектическими смесями можно манипулировать в зависимости от компонентов смеси, позволяет изменять кристаллическую структуру и растворимость веществ. Аминокислоты кристаллизуются одним из двух способов: как смесь D- и L-энантиомеров (рацемическое соединение) или как отдельные энантиомеры (конгломерат). [7] Для нерацемических, неэнантиочистых смесей молекул в состоянии тройного фазового равновесия разделение энантиомеров происходит между жидкой и твердой фазами в зависимости от формы, которую принимают кристаллы.