ورق ۲۶ میل

در نزد رومیان باستان، مس به عنوان کوپروم شناخته می‌شد که به جزیره قبرس اشاره می‌کرد، جایی که بیشتر مس آنها استخراج می‌شد. امروزه کلمه مس معمولاً تصوراتی از سکه ها، سیم کشی برق یا شاید مجسمه آزادی را تداعی می کند که رنگ سبز خود را مدیون کربنات مس (II) است. اما علیرغم حضور غیرقابل توجه آن در زندگی روزمره، مس به دلیل عملکردهای بیولوژیکی حیاتی و حیاتی و خواص شیمیایی متنوع خود به طور مداوم نقش فعالی در علم ایفا می کند. بسیاری از تطبیق پذیری مس ناشی از توانایی آن در انجام سه فرآیند شیمیایی مختلف است: کاتالیز اسید لوئیس، فرآیندهای انتقال تک الکترون و واکنش های انتقال دو الکترون.

در کاتالیز اسید لوئیس، یون‌های Cu+ یا Cu2+ مولکول‌های مختلف را گرد هم می‌آورند و واکنش شیمیایی بین آنها را تسهیل می‌کنند. یک مثال معروف سیکلودیشن آزید-آلکین کاتالیز شده با مس است که به عنوان شیمی کلیک شناخته می شود. در این واکنش، یکی از مواد اولیه با یک قسمت آزید برچسب گذاری می شود در حالی که دیگری دارای یک گروه آلکین است. این دو ابتدا با مس هماهنگ می شوند، سپس به صورت کووالانسی به یکدیگر متصل می شوند تا یک حلقه تری آزول تشکیل دهند. هیچ فلز واسطه ای به اندازه مس برای این مرحله کاتالیزور موثری نیست. با توجه به قابلیت اطمینان و گزینش پذیری بالا، این واکنش کلیک به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد، از سنتز کلی محصولات طبیعی و مشتقات آنها تا تهیه و اصلاح پلیمرها.

نمونه دیگری از کاتالیز اسید لوئیس با واسطه یون های مس، سنتز پپتیدهای حلقوی است - دسته ای از ترکیبات با کاربردهای بیولوژیکی متعدد. سیکلوسپورین A و گرامیسیدین S، برای مثال، آنتی بیوتیک هستند. اکتروتید و کلسی تونین بر روی سیستم غدد درون ریز اثر می کنند. و eptifibatide به جلوگیری از تشکیل لخته و سکته کمک می کند. به دلیل بار مثبت، Cu2+ (همراه با سایر یون‌ها) قادر است به جفت‌های الکترونی از اتم‌های اکسیژن، نیتروژن و گوگرد پیش‌سازهای پپتید خطی متصل شود و در نتیجه آنها را به شکل‌های منحنی خم کند که راحت‌تر ساختار حلقه‌ای بسته را تشکیل دهند.

از لحاظ مکانیکی پیچیده‌تر از کاتالیز اسید لوئیس، فرآیندهای انتقال تک الکترون که توسط مس انجام می‌شوند متناوب بین شکل‌های Cu+ و Cu2+ آن  در زیست‌شناسی ضروری هستند. تنفس سلولی که در آن ارگانیسم انرژی را از گلوکز استخراج می کند، آنزیم های حاوی مس غشای میتوکندری را درگیر می کند. این آنزیم‌ها گلوکز را اکسید کرده و اکسیژن را از طریق انتقال تک‌الکترونی گام به گام کاهش می‌دهند، همچنین در این فرآیند آب تشکیل می‌دهند.

آنزیم های دیگری که انتقال تک الکترون با واسطه مس را انجام می دهند عبارتند از سوپراکسید دیسموتاز و تیروزیناز 3 تا حدودی کمتر شناخته شده و در عین حال مهم. سوپراکسید دیسموتاز مبتنی بر مس از سلول‌ها در برابر گونه‌های فعال اکسیژن با تبدیل آن‌ها به مولکول پراکسید هیدروژن کم‌سمت‌تر محافظت می‌کند که خود متعاقباً به اکسیژن و آب تبدیل می‌شود. تیروزیناز حاوی مس، تیروزین را به L-dopa تبدیل می‌کند، پیش‌ساز هورمون آدرنالین، که واکنش‌های «جنگ یا گریز» را تحت استرس حاد واسطه می‌کند. L-dopa همچنین برای درمان بیماری پارکینسون استفاده می شود. به دوپامین متابولیزه می شود که واسطه ارتباط بین سلول های عصبی مغز است.

آخرین نوع کاتالیز متداول مس، واکنش‌های انتقال دو الکترون هستند  که واکنش‌های جفت‌کننده نیز نامیده می‌شوند - که در سه مرحله انجام می‌شوند: افزودن اکسیداتیو، ترانس فلز و حذف کاهشی. ابتدا، Cu(0) یک پیوند کربن هالوژن را می شکند و یک پیوند کربن مس و یک پیوند مس هالوژن تشکیل می دهد، در حالی که به Cu2+ اکسید می شود. سپس، یون هالید از مرکز فلز مس توسط یک نوکلئوفیل یا یک گروه ورودی دیگر جابجا می شود. در نهایت، پیوندهای کربن-مس و مس-هسته دوست هر دو برای ایجاد پیوند کربن-هسته دوست شکافته می شوند و کاتالیزور Cu(0) دوباره تولید می شود.

واکنش‌های کوپلینگ ابتدا با کاتالیزورهای پالادیوم رایج شد و هک، نگیشی و سوزوکی جایزه نوبل شیمی 2010 را به ارمغان آوردند. این واکنش‌ها اکنون کاربرد گسترده‌ای در سنتز دارو پیدا می‌کنند و به احتمال زیاد فقط به جلب توجه ادامه می‌دهند. به عنوان یک کاتالیزور، مس در شرایط واکنش ملایم بازدهی کارآمدی تولید می‌کند و نسبتاً در برابر سمومی مقاوم است که سایر کاتالیزورها را مختل می‌کند و آن را جایگزین مطلوبی برای پالادیوم می‌کند.

از سنتز داروها تا طراحی ساختارهای جدید در فناوری نانو، مس به طور مداوم به عنوان کاتالیزور و یک بلوک ساختمانی همه کاره دوباره کشف می شود. این روند هیچ نشانه ای از کاهش نشان نمی دهد، شاید نشان دهد که استفاده از مس ممکن است تنها با تخیل فرد محدود شود.