ויליאם נולס

ויליאם סטאנדיש נולס
William Standish Knowles
לידה	1 ביוני 1917; טאונטון (מינסוטה), ארצות הברית
פטירה	13 ביוני 2012 (בגיל 95); צ'סטרפילד, ארצות הברית
ענף מדעי	כימיה
מקום מגורים	ארצות הברית
מקום לימודים	אוניברסיטת הרווארד (1939); אוניברסיטת קולומביה (1942); בית ספר ברקשייר; אקדמיית פיליפס ;
מנחה לדוקטורט	רוברט אלדרפילד
מוסדות	מונסנטו
פרסים והוקרה	פרס נובל לכימיה (2001); פרס חלוצי הכימיה (1983); ACS Award for Creative Invention (1982) ;
הערות	נולס חלק חצי מפרס נובל עם ריוג'י נויורי; בחצי השני זכה קרל בארי שארפלס
תרומות עיקריות
	פיתח תהליכי ייצור של תרופות בעזרת זרזים כיראליים

ויליאם סטאנדיש נולס (באנגלית: William Standish Knowles) ‏ (1 ביוני 1917 – 13 ביוני 2012) היה כימאי אמריקאי וחתן פרס נובל לכימיה בשנת 2001 (במשותף עם ריוג'י נויורי ולצד קרל בארי שארפלס). הוא היה הראשון שהצליח ליצור במעבדה סינתזה אסימטרית מזורזת, כלומר תגובה סטריאוסלקטיבית בעזרת זרז כיראלי. פריצת דרך כימית זו מצאה יישום נרחב בתעשיית התרופות.

חייו ועבודתו

נולס נולד במדינת מסצ'וסטס בארצות הברית. בשנת 1939 הוא סיים את לימודי התואר הראשון בכימיה באוניברסיטת הרווארד, ומשם המשיך ללימודי דוקטורט באוניברסיטת קולומביה. הוא סיים את לימודיו ב-1942 ופנה לעבוד בחברה קטנה שבמהרה התמזגה עם חברת מונסנטו.

במהלך מלחמת העולם השנייה השקיעה התעשייה האמריקאית מאמץ רב בייצור אמצעי לחימה ועזרים אחרים לצבא. תחילה עסק נולס בסינתזה של חומר בשם הקסמתילנטטרמין המשמש לייצור חומר הנפץ RDX, ולאחר שנתיים הוא החל לעסוק בסינתזה של בנזיל בנזואט שנשלח לחיילים בחזית בתור חומר דוחה קרדיות. פרויקטים נוספים שבהם השתתף נולס בתקופה זו היו ייצור סינתטי של ונילין וייצור של האנטיביוטיקה כלורמפניקול.

לאחר המלחמה החלה חברת מונסנטו לנסות לשווק קורטיזון סינתטי כתרופה, ולשם כך נשלח נולס למספר חודשים, בשנת 1951, לעבוד במעבדתו של פרופ' וודוורד באוניברסיטת הרווארד. הוא הצליח לפשט את תהליך הסינתזה שפותח במעבדה זו מחמישים שלבים לשלושים ושישה, אולם מבחינה כלכלית הפרויקט כשל, ולא עמד בתחרות עם הפקת הסטרואיד מהצמח יאם מקסיקני.

בסוף שנות ה-50 היה נולס מעורב בפרויקט מוצלח שמטרתו הייתה שיפור תהליכי ייצור של חומרים כימיים. במסגרת פרויקט זה, ערך נולס מחקר קינטי שייעל את ייצורן של מולקולות ארומטיות פשוטות. באמצע שנות ה-60 של המאה ה-20 החל נולס לעסוק בסינתזה אסימטרית, והמשיך לעבוד על אותו נושא במשך עשרים שנה. הוא פרש לגמלאות בשנת 1986, ובשנים שלאחר מכן המשיך לעסוק בייעוץ.

סינתזה אסימטרית מזורזת

בשנות ה-60, השיטות לסינתזה של חומרים כיראליים היו מסורבלות ויקרות. הן כללו שיטות ביוכימיות, או שיטות כימיות של יצירת תערובת רצמית והפרדה של האיזומר בדרך יקרה ומרובת שלבים. בתקופה זו, התעורר צורך כלכלי לפישוט ולהוזלת השיטות.

נולס, שעסק בסטריאוכימיה כבר בפרויקטים קודמים, למשל בסינתזה של קורטיזון, החליט לנסות להשתמש בזרז שיאפשר ייצור סלקטיבי של האננטיומר הרצוי. שיטה זו, הקרויה "סינתזה אסימטרית מזורזת" מדמה את פעולתם של האנזימים בטבע. הוא הראה בשנת 1968 שזרז כיראלי המבוסס על מתכת מעבר יכול להעביר את הכיראליות שלו לסובסטרט אכיראלי. בתגובה כימית כזו יכול להתקבל תוצר כיראלי עם אננטיומר אחד בעודף.

בעקבות מחקר של קבוצה אחרת שנערך בשנים אלו, ידע נולס שזרז המבוסס על רודיום ופוספינים יעיל בתגובות הידרוגנציה. כמו כן שמע נולס על מחקר נוסף שהראה כי ניתן להכין פוספינים כיראליים. הוא החליט להשתמש בשתי התוצאות ולהכין זרז המבוסס על רודיום ועל פוספינים כיראליים. התוצאות הראשוניות נתנו יעילות נמוכה, כלומר התקבלה כמות נמוכה מהתוצר הרצוי. בהמשך המחקר הוא שיפר את מולקולת הזרז, והצליח להגדיל את היעילות במידה ניכרת.

היישום התעשייתי הראשון של שיטת נולס, היה בסינתזה של החומצה האמינית הנדירה L‏-4,3-דיהידרוקסיפנילאלנין, המוכרת בשם L-DOPA. בתקופה זו התגלה שהחומר, הנדיר מאוד בטבע, מגביר את ייצור הדופמין אצל חולי מחלת פרקינסון, והייתה דרישה גדולה לייצורו. בשלב הראשון של הסינתזה מיוצר אננטיומר L בעודף אננטיומרי (enantiomeric excess) של 95% (מסומן כ-95%ee), בעזרת זרז כיראלי המכיל רודיום ופוספינים. השלב השני הוא שלב הידרוליזה פשוט. כיום, שיטתו של נולס, ושיטות נוספות המבוססות עליה משמשות לייצורן של תרופות שבהן רק אחד האננטיומרים מבצע את פעולת הריפוי.

ראו גם

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא ויליאם נולס בוויקישיתוף

ויליאם נולס, באתר פרס נובל (באנגלית)
ויליאם נולס, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
מאמר על ויליאם נולס ועל עבודתו
ויליאם נולס, באתר "Find a Grave" (באנגלית)

זוכי פרס נובל לכימיה
1901–1925	ואן 'ט הוף (1901) • פישר (1902) • ארהניוס (1903) • רמזי (1904) • פון באייר (1905) • מואסאן (1906) • בוכנר (1907) • רתרפורד (1908) • אוסטוולד (1909) • וולך (1910) • קירי (1911) • גריניאר, סבטייה (1912) • ורנר (1913) • ריצ'רדס (1914) • וילשטאטר (1915) • לא הוענק (1916–1917) • הבר (1918) • לא הוענק (1919) • נרנסט (1920) • סודי (1921) • אסטון (1922) • פרגל (1923) • לא הוענק (1924) • ז'יגמונדי (1925)
1926–1950	סוודברג (1926) • וילנד (1927) • וינדאוס (1928) • הרדן, פון אוילר-שלפין (1929) • פישר (1930) • בוש, ברגיוס (1931) • לאנגמיור (1932) • לא הוענק (1933) • יורי (1934) • פרדריק ז'וליו-קירי, אירן ז'וליו-קירי (1935) • דביי (1936) • הוורת', קארר (1937) • קון (1938) • בוטנאנדט, רוז'יצ'קה (1939) • לא חולק (1940–1942) • דה הוושי (1943) • האן (1944) • וירטאנן (1945) • סאמנר, נורתרופ, סטנלי (1946) • רובינסון (1947) • טיסליוס (1948) • ג'יוק (1949) • דילס, אלדר (1950)
1951–1975	מקמילן, סיבורג (1951) • מרטין, סינג' (1952) • שטאודינגר (1953) • לינוס פאולינג (1954) • ויניו (1955) • הינשלווד, סמיונוב (1956) • טוד (1957) • סנגר (1958) • היירובסקי (1959) • ליבי (1960) • קלווין (1961) • פרוץ, קנדרו (1962) • ציגלר, נטה (1963) • הודג'קין (1964) • וודוורד (1965) • מוליקן (1966) • אייגן, נוריש, פורטר (1967) • אונסאגר (1968) • ברטון, האסל (1969) • ללואר (1970) • הרצברג (1971) • אנפינסן, מור, סטיין (1972) • פישר, וילקינסון (1973) • פלורי (1974) • קורנפורת', פרלוג (1975)
1976–2000	ליפסקומב (1976) • פריגוז'ין (1977) • מיטשל (1978) • בראון, ויטיג (1979) • ברג, גילברט, סנגר (1980) • פוקוי, הופמן (1981) • קלוג (1982) • טאובה (1983) • מריפילד (1984) • האופטמן, קרל (1985) • הרשבאך, לי, פולני (1986) • קראם, להן, פדרסן (1987) • דייזנהופר, הובר, מישל (1988) • אלטמן, צ'ק (1989) • קורי (1990) • ארנסט (1991) • מרקוס (1992) • מוליס, סמית' (1993) • אולה (1994) • קרוצן, מולינה, רולנד (1995) • סמולי, קורל, קרוטו (1996) • בויר, ווקר, סקואו (1997) • קוהן, פופל (1998) • זוויל (1999) • היגר, מקדיארמיד, שירקאווה (2000)
2001 ואילך	נולס, נויורי (2001) • ויטריך, פן, טנקה (2002) • אגרה, מק'קינון (2003) • צ'חנובר, הרשקו, רוז (2004) • שובן, גרבס, שרוק (2005) • קורנברג (2006) • ארטל (2007) • שיממורה, צ'לפי, טסיין (2008) • יונת, רמאקרישנן, סטייץ (2009) • הק, נגישי, סוזוקי (2010) • שכטמן (2011) • לפקוביץ', קובילקה (2012) • ורשל, קרפלוס, לויט (2013) • בציג, הל, מורנר (2014) • לינדל, מודריץ', סנקאר (2015) • סטודרט, סובאז', פרינחה (2016) • דובושה, פרנק, הנדרסון (2017) • ארנולד, סמית', וינטר (2018) • גודאינף, ויטינגהאם, יושינו (2019) • שרפנטייה, דאודנה (2020) • ליסט, מקמילן (2021) • ברטוצי, מלדל, שארפלס (2022) • יקימוב, בוונדי, ברוס (2023) • בייקר, ג'מפר, הסביס (2024)