Цивилизация
В среду Шведская королевская академия наук назвала лауреатов самой престижной премии мира по химии. Ими стали французский ученый Ив Ковен из Института нефти (Рей-Мальмезон), американцы Роберт Граббс из Калифорнийского технологического института и Ричард Шрок из Массачусетского технологического же института. Как говорится в сообщении Академии, премия присуждена им «за достижения в области реакции обмена в органической химии».
Реакции обмена в общем виде описываются следующей схемой:
AB+CD -->AC+BD
С помощью реакций обмена можно получать практически любые органические соединения, что представляет собой огромную практическую ценность. На реакциях органического синтеза держится нефтехимия, фармацевтика, агрохимия, бытовая химия, строительство и многое другое.
Однако зачастую проведению той или ной реакции мешает множество факторов. Например, иногда для проведения прямой реакции необходима температура, которая разрушает один из исходных компонентов. И чтобы обойти это препятствие, требуется провести несколько дополнительных реакций (что, естественно, увеличивает конечную стоимость продукта вплоть до экономически невыгодной). Поэтому одним из самых мощных направлений в органическом синтезе стал поиск катализаторов, которые бы позволили проводить прямые реакции обмена при более «мягких» условиях.
За время существования Нобелевских премий Комитет пять раз награждал ученых за прорыв в области органического катализа. Первыми лауреатами (1912 год) стали Гриньяр и Сабатьер за открытие катализатора, который впоследствии получил собственное имя – реактив Гриньяра. В 1950 году премию присудили за открытие реакции Дильса--Альдера, которая позволила ученым формировать циклические молекулы по своему желанию. В 1979 году премии удостоилась реакция, позволяющая «собирать» непредельные углеводороды из органических соединений других классов (например, альдегидов, кетонов) – реакция Виттига. А в 2001 году премии удостоились ученые, которые открыли способ хиральной гидрогенизации (селективное присоединение водорода по двойной связи). Дело в том, что одно и то же по составу и по функциональным группам вещество в зависимости от расположения этих групп в молекуле может быть как полезным для человеческого организма, так и вредным. Из-за неспособности разделить хиральные изотопы фармацевты погубили не одну жизнь, скармливая пациентам вместе с лекарствами их ядовитые изомеры. И наконец ученые научились присоединять водород к двойной связи только одного из хиральных изомеров, что и позволило отделить его от ядовитого «собрата».
Не меньшее значение придается и реакции двойного обмена у олефинов (непредельных углеводородов). В ней две органических молекулы, имеющие двойную связь, при помощи катализатора разрывают ее и, фактически, меняются половинками. Выглядит это так:
2 (R1)(R2)C=C(R3)(R4) --> (R1)(R2)C=C(R1)(R2)+ (R3)(R4)C=C(R3)(R4)
В 50-х годах XX века стали появляться первые примеры, описывающие подобные реакции. Однако понять, что приводит к такому результату, исследователи не могли. До тех пор пока француз Ив Ковен в 1971 году не предложил так называемый «танцующий механизм» действия катализатора на непредельные углеводороды.
Наука признала механизм Ковена. Однако для достижения прогресса в исследованиях необходимы были устойчивые катализаторы (до этого все подобные реакции получались относительно случайно). И Ричард Шрок первым предоставил научному сообществу серию металлорганических комплексов на основе тантала, которые вполне успешно справлялись с катализом реакции обмена у непредельных углеводородов. Правда, для осуществления каталитического процесса все равно требовалось множество дополнительных условий. К тому же спектр действия полученных Шроком катализаторов был невелик.
Следующий прорыв осуществил Роберт Граббс – он обнаружил, что трихлорид рутения может осуществить обмен у олефинов буквально в воде и при нагреве до 40ºС (рукой). Ухватившись за свое открытие, Граббс создал серию металл-органических комплексов, которые сейчас позволяют проводить реакцию обмена между практически любыми молекулами, которые содержат двойную связь углерод-углерод.
Как отметила Академия, открытие Ковена и разработки Шрока и Граббса позволили ученым синтезировать в промышленных количествах самые разнообразные вещества – от ферромонов насекомых до уникальных редчайших природных лекарственных препаратов, которые до того получить никто не мог.
В 2004 году академики разделили премию поровну между двумя израильтянами – Аароном Кичановером и Аврамом Хершко – и американцем Ирвином Россом. Как указано в официальном пресс-релизе, лауреаты удостоены премии за «исследование механизма разрушения (деградации) белков с помощью убиквитина».
Из российских и советских ученых Нобелевской премии по химии был удостоен только один человек – академик Николай Семенов. В 1956 году он разделил награду с сэром Сирилом Норманном Хиншельвудом «за исследования механизмов химических реакций», впервые описав механизм так называемых «цепных» реакций.
