Skip navigation.
 

19.02 Лауреати Нобелівської премії з хімії. (проф. В.Орлов) Стаття, опублікована у Загальноуніверситетській газеті

Лауреати Нобелівської премії з хімії

(Університет Делавара, США), Ей-Їти Негіши (Ун-т Пердю) та Акіра Судзукі (Ун-т Хоккайдо), обидва з Японії. Отримали вони цю премію «за каталізовані паладієм реакції крос-сполучення». Одночасно Нобелівський комітет дав роз’яснення цьому вельми короткому та професійному формулюванню – «за розробку нових більш ефективних шляхів сполучення атомів вуглецю щодо синтезу складних молекул, які зможуть зробити кращою наше повсякденне життя». Це пов’язано з тим, що три групи реакції, що носять ім’я цих вчених, дуже швидко увійшли в практику хіміків і технологів та стали вельми необхідними для синтезу великих і складних молекул сполук, що знаходять своє місце в фармації і медицині (для створення нових субстанцій для лікарських препаратів), в полімерній хімії, при отриманні сполук з новими фізико-хімічними властивостями, і т.ін., і т.п. Але перш ніж розпочати розмову про суть їх відкриття, я хотів би навести деякі історичні факти.

Почнемо із засновника цієї премії, яка у наш час є найбільш престижною міжнародною премією. Альфред Бернхард Нобель народився 21 жовтня 1833 р. у Стокгольмі. Його батько - Іммануіл Нобель – був талановитим винахідником і одночасно промисловцем, який впроваджував власні патенти. Але нещасний випадок – пожежа, що зруйнувала усе його майно у Швеції, змусила його переїхати до Росії у Санкт-Петербург і розпочати все заново. За декілька років він зумів відновити свій бізнес, однією із частин якого були вибухові сполуки. Він надав своїм синам добру освіту. Наприклад, Альфред знав усі головні європейські мови, у 17 років побував у багатьох країнах. Але за думкою деяких істориків, він би мабуть не досяг тих піків своєї слави та могутності, якби на його шляху не трапилась нещасна любов. У його 17 років від нього відвернулася кохана дівчина – його перша любов. Деякий час він відходив від цього величезного нервового струсу, а потім усіх, і перш за все, батька, який понад тиждень не відходив від його ліжка, поразив своїм бажанням і цілеспрямованістю до навчання. У цей час головним об’єктом його інтересів стали вибухові речовини, а серед них – тринітрогліцерин, якій був відкритий італійцем А.Собреро і рекомендований як лікарський препарат для сердечників.
Тринітрогліцерин – дуже небезпечна вибухова рідина, яка при незначному порушенні правил безпеки здатна зносити у повітря склади і будівлі. Один такий вибух стався на заводі А.Нобеля (загинуло декілька робітників і молодший брат Еміль; батька від цієї події розбив параліч), ще декілька вибухів відбулися на підприємствах Нобеля в інших країнах. Виробництво трінітрогліцерину було заборонено. Однак Альфреда і це не зупинило, він почав шукати, яким чином можна зробити цю речовину більш безпечною. І знайшов таки вихід – створив новий композит – тринітрогліцерин з кізельгуром (додаткові назви - діатоміт*), інфузорна земля**) – природний, дуже поширений пористий мінерал). Кізельгур, перш за все, твердий, поглинає велику кількість тринітрогліцерину, після чого легко пластифікується і вибухає тільки під впливом детонаторів, які Альфред сам розробив і запатентував раніше. Подальше життя Альфреда Нобеля довело всьому світу, що він не лише талановитий дослідник, але й дуже успішний бізнесмен. Наприкінці свого життя він став найзаможнішою людиною світу. І хоча основну частину його доходів давали підприємства з виготовлення вибухових речовин, він був дуже активним поборником їх застосування у мирних цілях, що і обумовило зміст його заповіту, де головним було створення на базі його майна преміального фонду для заохочування вчених, видатні роботи яких ідуть на користь усьому світу. Цікаво, що нестандартний зміст заповіту А.Нобеля, як і все його життя, викликало довгі суперечливі (навіть скандальні) почуття як у його родичів і співпрацівників, так і верховних урядовців і правителів багатьох країн (перш за все, Швеції). Але воля Нобеля перемогла і після його смерті - з 1901 р. Королівська академія наук у Стокгольмі щорічно присуджує Нобелівські премії (у тому числі і з хімії).
За ці роки премію з різних галузей хімії одержали 160 вчених (одноосібно або у 2-х – 3-х), з них 28 – виключно за органічний синтез (16 премій). Ці цифри приблизні, бо дуже важко буває іноді відокремити роботи в цій галузі від робіт у біоорганічній, полімерній, фізичній та інших розділів хімії, де головним об’єктом дослідження є органічні сполуки і їх особливості. І зараз серед претендентів-фаворитів було досить славетних прізвищ вчених, що працюють у суміжних областях хімії. Мені, як хіміку, що віддав цій спеціальності все своє творче життя, особисто приємно за нашу хімію.
Органічна хімія – це, на мій погляд, найяскравіша область хімії, вона найближча до живої природи, а через біоорганічну хімію з нею тісно пов’язана. В ній працюють ті ж самі закони (тільки виключно об’єктивні), що й в людському середовищі: і тут, і там створюються і розпадаються зв’язки, виникають нові більш-менш життєві сполуки, їх спільноти (комплекси і молекулярні агрегати) і таке ін. Органічна хімія – це хімія сполук Вуглецю (найперша її класифікація). І хоча вона давно вийшла за рамки цього визначення, але утворення нових С-С зв’язків завжди було і залишається першочерговим її завданням. Зі школи вивчають реакцію Вюрца (взаємодія галогеновмісних вуглеводнів з металевим натрієм), електросинтез Кольбе (на основі солей карбонових кислот) і цілу низку інших реакцій, що ведуть до утворення одинарного, подвійного або потрійного вуглець-вуглецевого зв’язку. З появою Нобелівської премії її декілька разів надали за розробку методів цілеспрямованого створення таких зв’язків: за відкриття реактиву Грин’яра (премія 1912 р. автору), за відкриття і розвиток дієнового синтезу (премія 1950 р. О.Дільсу і К.Альдеру), за дослідження в галузі механізмів хімічних реакцій (премія 1956 р. М.Семенову і Н.Хиншелвуду), за відкриття ізотактичного поліпропилену (премія 1963 р. К.Циглеру і Д.Натту), за видатний внесок у мистецтво органічного синтезу (премія 1966 р. Р.Вудворту), за розвиток теорії і методології органічного синтезу (премія 1990 р. Е.Корі), за внесок у хімію вуглецю (премія 1994 р. Д.Ола), за внесок у розвиток методу метатезиса в органічну хімію (премія 2005 р. Р.Граббсу, Р.Шроку і І.Шовену). Є багато хіміків-органіків, які отримали цю премію за роботи, що були виконані в галузі біоорганічної хімії або на межі з іншими науками, але теж містили оригінальні дані про створення нових С-С зв’язків.
Хіміків-органіків не дивують і не лякають багатокомпонентні процеси, коли послідовно виконується понад 10-15 стадій. Особливо тоді, коли ідеться про синтез важливих природничих сполук або лікарських препаратів; за деякі такі дослідження надавалися різні премії, у тому числі і Нобелівські (одна з перших – Г.Фішер – 1902 р.). Але вони постійно шукали і шукають методи, які б допомогли скоротити кількість стадій у будь якій хімічній реакції, підвищити її цілеспрямованість за хімічним і просторовим складом і тим самим наблизитися до природничих процесів як за виходом, так і за структурою та властивостями кінцевих сполук. Значний важливий внесок у рішення цього глобального завдання органічної хімії зробили і три лауреати Нобелівської премії 2010 р. – Ричард Хек, Ей-Їти Негіши та Акіра Судзукі.

Нобелівську премію з хімії 2010 р. розміром у 10 мільйонів шведських крон поділили між собою на рівні частки три лауреати, прізвища яких я вже згадував: Річард Хек (університет Делавара), Еи-Їчи Негіши (університет Пердю) та Акіра Сузукі (університет Хоккайдо); (протиріччя в призвіщах японських вчених, мабуть, пов,язані з їх перекладом на англійську мову).
Р.Хек народився в Спрингфілді в 1931 р., у 23 роки отримав ступінь доктора філософії в Каліфорнійському університеті м. Лос-Анджелес, працював в Цюріху, а наприкінці кар,єри в університеті Делавара, де з 1989 р. після виходу на пенсію залишився почесним професором.
Е. Негіши – уродженець Чанчуня, що зараз належить Китаю, отримав ступінь доктора філософії в Пенсільванському університеті і тривалий час працює професором університету Пердью (штат Індіана).
А.Сузукі народився в м. Мукаві в 1930 р., навчався, отримав ступень доктора і працював професором усе життя до виходу на пенсію в університеті Хоккайдо. Цікавий факт – з 1963 по 1965 р.р. він стажувався у проф. Г .Ч. Брауна в університеті Пердью, тобто там, де працював Е. Негіши (очевидно і коріння їх наукових інтересів єдині).
Що ж розробили ці видатні хіміки? Реакція Хека – це каталізована комплексами паладія реакція сполучення арилгалогенидів з алкенами. Реакція Негіши – це теж сполучення, але вже за участю різних галогенидів із цинкорганічними сполуками, яке катізується нікель- або паладійорганічними речовинами. Реакція Сузукі – це взаємодія вінилборонових кислот з арил- або винилгалогенідами яка теж каталізуєтся комплексами паладію. За цими хімічними термінами ховається інформація, яка незрозуміла неспеціалісту.
Для утворення складних молекул заданої структури хімікам необхідно з,єднувати більш прості молекули за рахунок створення вуглець-вуглець зв,язків між атомами, що знаходяться в строго означеному положенні. Чим більше і складніше цільова сполука, тим важче цю умову витримати. А вищенаведені реакції за участю сполук паладію цю проблему вирішують. Атоми вуглецю по-перше приєднуються до молекул комплексних сполук паладію, а потім вже процес іде далі. Образно кажучи, комплекси паладію виконують функції класичних свах, що підводять тих, що зв’язуються, (у даному разі – реагентів) тільки одним шляхом, ігноруючи деякі інші внутрішні і зовнішні негативні фактори. Це вже дозволило отримати такі складні сполуки, які до цього часу створював тільки найвидатніший хімік на світі – матуся-природа.
Шведська Академія наук вважає, що лауреатами створений «точний і ефективний інструмент, який буде використаний дослідниками всього світу в розробці нових лікарських препаратів і молекул, що використовуються в електронній промисловості». Вважаю, що практичне використання вказаних реакцій цим не обмежується.
Інформація про особисте життя сьогоднішніх лауреатів у літературі відсутня. Але ж завжди цікаво, які риси характеру вчених, що стають лауреатами, відіграють вирішальну роль у їх науковому зростанні, які умови праці цьому сприяють. У хімії, як і в інших природничих науках, працюють колективи вчених. А в цьому випадку (і це не виключення) лауреати - представники різних наукових колективів. Тому при відборі кандидатів на отримання міжнародних премій вельми значущим є суб,єктивний фактор, про що теж цікаво знати.
Мені свого часу пощастило працювати відразу з трьома вченими, тоді ще тільки майбутніми лауреатами Нобелівської премії з хімії 2000р., про що вони й самі не здогадувалися. Тому я хотів би поділитися власними враженнями про цих людей і ту частину мого життя.
У 1972 р. вийшла стаття А. Хигера (фізик) и А. Гарито (хімік-органік) (обидва з Пенсільванського університету) про відкриття нового надпровідника – комплексу ТТF-ТCNQ. І хоча це потім виявилося похибкою авторів (перевірка підтвердила лише екстремальне підвищення електропровідності при низьких температурах), але це сприяло лавинообразному зростанню досліджень у класі органічних комплексів з переносом заряду (пізніше завдяки цьому було таки знайдено декілька надпровідників цього класу). Наш хімік-теоретик, доктор хімічних наук. Ігор Васильович Кривошей при підтримці тодішнього директора ФТІНТу академіка НАНУ Б. Е. Веркина терміново відкрив науково-дослідну лабораторію «Динаміки та структури молекул» при ХНУ і теж включився в ці пошуки. За його завданням я і поїхав до проф. Алана Хігера на 10-місячне стажування у Пенсильванський університет і там потрапив до лабораторії проф. Алана Мак-Дермита. Так сталося, що на початок мого стажування (вересень 1976 р.) А. Хігер відійшов від дослідження комплексів і почав цікавитися провідними властивостями сполук проникнення в неорганічний полімер (SN)x, який свого часу у власній магістерської роботі описав А. Мак-Дермит. Цей полімер дійсно виказав надпровідні властивості, але при дуже замалій температурі - ≈0.03оК, тому робилися досліди з метою підвищення температури переходу у надпровідниковий стан. Так я опинився між фізиком і неорганіком, тому перші місяць-два мене вважали “spy” і у цей час усі співробітники і аспіранти обох професорів перевіряли мої знання з органічної хімії. Це виглядало дуже смішно, тому що всі вони мали вузьку (хоча й глибоку) спеціалізацію, але органічної хімії гарно не знали. Відкриють посібник, щось вичитають і швиденько біжать до мене, доки не забули запитання. А я починаю їм відповідати з такими дрібними деталями, що в них вже зуби ломить від нудьги; я це бачу, але їх не відпускаю, продовжую лекцію (благо, педагогічний досвід був достатній). Так і подолав цю недовіру.
У жовтні на постдок-стажування до проф. А. Мак-Дерміта приїхав Хайдікі Ширакава (з дружиною і двома синами), який у себе в Японії досліджував органічний полімер – поліацетилен (цис і транс-форми), чим і звернув на себе увагу професора. Він відразу почав дослідження наслідків допування йоду у зразки полімерів, які він привіз із собою. Для цього потрібна була якісна вакуумна лабораторія, яка й була у розпорядженні А. Мак-Дерміта. Хайдікі проводив допування, а фізики досліджували електропровідність. Відразу пішли несподівані результати: навіть малі додатки йоду значно підвищували електропровідність поліацетиленів, особисто ціс-ізомерного. За традицією в лабораторії раз на тиждень обговорювалися всі експериментальні дані і проводилися з цього приводу дискусії. А. Мак-Дермит був дуже відомий у США хімік-неорганік, одного часу він очолював відділення неорганічної хімії Американського хімічного товариства. Але тут була хімія поліацетилену, яка значно ближче до органічної хімії. Тому мені довелося в цьому питанні виступати у ролі чорного рецензента: сумніватися, робити зауваження, давати поради щодо експерименту. Професор навіть зробив пропозицію щодо моєї участі в цій роботі, але я відмовився. Вже після мого від»їзду із США (наприкінці червня 1977 р.) з,явилися перші публікації результатів цих досліджень, які підштовхнули інших дослідників на пошук нових органічних полімерів (поліпиролу, поліаніліну, політіофену і т.п.), які теж у певних умовах виявили значну електропровідність. Тому у 2000 р. Нобелівський комітет заслужено нагородив усю трійку вчених із формулюванням «За відкриття провідності у полімерах».
Цих людей я знав особисто, майже кожний день спілкувався з ними, неодноразово бував у них вдома на прийомах, сам приймав їх у себе в двохкімнатному номері, де я мешкав. Це дійсно талановиті люди, але дуже прості у стосунках, мені було легко з ними спілкуватися і на роботі, і вдома. Алан Мак-Дерміт відразу після мого приїзду привіз мені з дому телевізор; а коли я виказав бажання прийняти участь у роботі з,їзду Американського хімічного товариства, він погодився без вагань, але тільки попросив відтермінувати оплату відрядження, бо на той час у нього були кошти тільки за грантом НАТО (а я ж був з СРСР), і розрахувався пізніше. Алан Хігер, який приймав до мене доц. В. Воробйова (декана нашого фізичного факультету) і знав деякі наші звички, полюбляв під час офіційного прийому по декілька разів запрошувати мене у підвальну кімнату, де у нього був бар) на «гру у настільний теніс». Ширакава, коли дізнався, що мені потрібні туристичні карти для 10-денного турне Америкою, за власною ініціативою заїхав до автомобільного клубу, де йому безкоштовно їх дали. Він витратив на мене півгодини, але це дуже здивувало хлопців-американців, що працювали в нашій лабораторії. З ним тільки потрібно було бути обережним у розмові і не торкатися теми Курільських островів. Усі вони не були трудоголіками в нашому розумінні, але до роботи ставилися дуже відповідально. І ще цікаво було бачити, як вони ставилися до нових результатів. З одного боку, про них ніхто не повинен був знати за межами лабораторії, щоб ніхто не зміг їх використати передчасно. А з іншого боку, було опасання, що хтось інший і сам раніше отримує подібні результати. Тому на з,їздах Американського хімічного товариства, яке проходить двічі на рік і збирає до 5000 учасників, А. Мак-Дерміт мав звичку доповідати результати власних досліджень, що він і зробив у березні 1977 р., хоча результати дослідження поліацетилену були ще не повними. Ця його манера мене вражала, але, як кажуть, переможців не судять.
На завершення відзначу, що відбір кандидатів на Нобелівську премію відбувається за принципами, які нагадують мені ті творчі конкурси, що ми зараз бачимо по телебаченню. Тільки на першому етапі в рекомендації (а це дуже серйозний документ, не телефонні дзвінки; одного разу я отримував відповідні бланки, але від несподіванки не встиг в відведений час відповісти на всі запитання, що були в них, заповнити) беруть участь не менш 500 видатних вчених-хіміків світу, а вже потім Нобелівський комітет при Шведській Академії наук вирішує остаточно це питання. Зрозуміло, що завжди є незадоволені, є вчені, що ходять у кандидатах на Премію багато років, і не отримують її, тобто суб,єктивний фактор працює. Але вибір проходить серед дуже талановитих людей і приз вища Нобелівських лауреатів це підтверджують.


Проф. В. ОРЛОВ, завідувач кафедри органічної хімії.

*) Звідсіля і пішла назва – динаміт.
**) Смішно, але й дуже прикро, що на українських сайтах в Інтернеті у біографії Нобеля пишуть, що він «знайшов рідкоземельний елемент (мабуть так журналісти зробили переклад «інфузорної землі»), який перетворює тринітрогліцерин у тверду масу».