и На что способны химики зучение химии, видимо, развивает скрытые в человеке способности. Как еще объяснить то, что многие химики стали музыканта­ эЯСНИТЬТС ми, писателями, политическими деятелями? Подробнее об этом можно прочитать в статье академика Ю.А.Золотова «Химики, проявившие себя в других областях» («Хи­ мия и жизнь», 2001, № 9). Самый известный пример — химик и музыкант А.П.Бородин. Менее известно, что аме­ риканский писатель А.Азимов (он опубликовал более 400 книг) — профессор биохимии. Профессиональным хими­ ком, автором 110 патентов был и первый президент Из­ раиля Хаим Вейцман. Так что, как остроумно заметил Золотов, «широко простирают химики руки свои в дела человеческие». Здесь же речь пойдет только о достиже­ ниях химиков в своей родной науке. «Артистизм и элегантность» — так была названа статья, посвященная гению органического синтеза Роберту Вудворду («Химия и жизнь», 1998, №4). Проведенные Вудвордом в 40-70-е годы классические синтезы природных соедине­ ний—хинина, стрихнина, резерпина и особенно витамина В12 —стали образцом искусства органического синтеза. А вот новые достижения химиков-синтетиков. Известно, что четыре разных заместителя у атома углерода придают мо­ лекуле асимметрию—хиральность. Самая маленькая хиральная молекула — метан, в котором три атома водорода замещены на разные атомы галогена. Еще в 1893 году бель­ гийский химик Фредерик Свартс, один из пионеров в изу­ чении фторорганических соединений (его именем названа реакция фторирования полигалогенпроизводныхтрифторидом сурьмы), синтезировал бромхлорфторметан. Однако по­ лученное соединение было оптически неактивным, так как представляло собой рацемическую смесь «правых» и «ле­ вых» молекул CHBrCIF. Эту смесь сумели разделить мето­ дом газовой хроматографии только в 1996 году. Самую легкую хиральную молекулу — дейтеротритиевое производное этана, CH3CHDT, сообща синтезирова­ ли в 1997 году восемь американских химиков. Сделано это было не из праздного любопытства и тем более не в погоне за рекордом (в последнем случае следовало бы синтезировать производное метана, например CHDTLi): это экзотическое вещество было нужно, чтобы изучать механизм и стереохимию ферментативного окисления этана до этилового спирта. Хиральность молекулы может быть также связана с ее жесткостью. Самая простая из таких молекул с «осе­ вой хиральностью» —дважды дейтерированный аллен DHC=C=CHD, который был получен в 1997 году и мо­ жет иметь цис- или транс-форму. Максимальное же число стереоцентров — 64 — содержится в синтезиро­ ванном в 1994 году коралловом яде палитоксине (его структура приведена в № 7/8 за 2001 год). Достойно упоминания, что теоретически такая структура может существовать в виде 1,8 1019 (!) стереоизомеров и толь­ ко один из них (который и был синтезирован) соответ­ ствует природному токсину. 50 Не следует думать, что каждый подобный синтез тре­ бует проведения многостадийных реакций (Вудворд, на­ пример, упоминал о возможности 100-стадийном синте­ зе). Так, группа американских химиков, возглавляемая И.Патерсоном, синтезировала в 1992 году молекулу с четырьмя новыми стереоцентрами всего в две стадии: сначала на кетон С2Н5СН(СН3)СОС2Н5 подействовали 2-метилпропеналем, а затем прогидрировали продукт реак­ ции. Таким образом, на каждый новый стереоцентр по­ требовалось всего «полстадии». Этот синтез — свиде­ тельство замечательных успехов химии в стереохимическом контроле химических реакций. И все же «природные химики» — ферменты — пока ос­ таются вне досягаемости. Так, уже упомянутый полный синтез витамина В12, проведенный Р.Вудвордом в США и А.Эшенмозером в Швейцарии, потребовал 10 лет рабо­ ты почти 130 химиков. В 1994 году под наблюдением А.И.Скотта и его сотрудников значительную часть этой работы выполнили всего за 15 часов 12 ферментов: их загрузили в колбу вместе с очень простым веществом — 5-аминолевулиновой кислотой H2NCH2COCH2CH2COOH. Этот синтез является также рекордным по количеству разных веществ, участвовавших в реакции. Если же ис­ ключить из рассмотрения ферменты, то самую «много­ компонентную реакцию» провели в 1993 году немецкие 1 2 САМОЕ, САМОЕ В ХИМИИ химики А.Дёмлинг и И.Уги. Смешав в одной колбе семь реагентов (NaSH, (CH3)2CBrCHO, (CH3)2CHCHO, (CH3)3CNC, СН3ОН, NH3 и С0 2 ), они получили с выходом 43% произ­ водное 1,3-тиазолидина (формула 1). Достойно упоми­ нания, что подобные синтезы (только с меньшим числом компонентов) Уги разработал еще в начале 60-х годов и эти реакции носят его имя. Химикам-синтетикам помогают в работе не только фер­ менты. «Химия и жизнь» не раз писала о применении компью­ теров в химии (см., например, 1990, № 10). Одна из наи­ более показательных в этом плане работ была выполне­ на в 1992 году, когда компьютер предложил 72 так назы­ ваемые перициклические реакции синтеза сопряженных диенов. Из этих реакций две оказались принципиально новыми, и они были реализованы в лаборатории. В од­ ной из них циклический тритиокарбонат (формула 2) на­ грели с замещенным фосфином и получили почти со 100%-ным выходом 1,3-бутадиен (наряду с сероуглеро­ дом). Этот синтез считается первой осуществленной хи­ мической реакцией, которую «изобрел» компьютер. Какие именные реакции имеют (на русском языке) са­ мые длинные названия? Справочник К.В. Вацуро и Г.Л.Ми­ щенко (М.: Химия, 1976) содержит описание 755 имен­ ных реакций, среди которых 16 названы именами сразу треххимиков. Из них самые длинные (по 26 букв на русском языке) — это реакции Бюхнера — Курциуса — Шлоттербека (метиленирование альдегидов диазометаном) и ре­ акция Дарзана — Эрленмейера — Кляйзена (конденсация альдегидов или кетонов с эфирами галогенкарбоновых кислот). Ровно столько же букв и в названии реакции Лобри де Брюина — Ван Экенштайна (изомери­ зация Сахаров под действием оснований), в котором присутствуют только две фамилии. Шутки-шуткам и, а каково студентам, кото­ рые к экзамену по органической химии дол­ жны знать назубок не менее десятка имен­ ных реакций! Кстати, самые знаменитые из таких реакций — это реакция Гриньяра (в реферативном журнале «Chemical Abstracts» она упоминалась почти 20 000 раз), реак­ ция Дильса-Альдера и реакция Виттига (со­ ответственно 13 000 и 12 000 упоминаний). Неудивительно, что все четверо были в раз­ ное время удостоены Нобелевской премии по химии. Немало места в «Книге рекордов» уделе­ но ошибкам и заблуждениям химиков. На­ чинается этот раздел с забавного силлогиз­ ма: «Людям свойственно заблуждаться. Уче­ ные—люди. Следовательно, ошибаться — научно». Честные ученые должны предвидеть возможность ошибок в своей работе. В са­ мом деле, один из методов исследования так и называ­ ется — метод проб и ошибок. Ошибки бывают вызваны как объективными, так и субъективными причинами. Здесь мы не будем рассматривать так называемую «патологичес­ кую науку» (по определению И.Ленгмюра): различным про­ явлениям псевдонауки журнал посвятил немало публикаций (см., например, 1992, № 6,8, 1990, № 11 и др.). Более инте­ ресны случаи ненамеренных ошибок, вызванных, например, трудностями эксперимента, или неправильной его интер­ претацией, или недостатком данных. Примером может слу­ жить история с «модифицированной водой». Группа отече­ ственных ученых под руководством Б.В.Дерягина в течение ряда лет публиковала результаты, свидетельствующие яко­ бы о новой форме «полимерной воды», которая обладает удивительными свойствам: кипит при 300°С, имеет высокую вязкость и т.д. (см. публикации на эту тему в «Химии и жиз­ ни», 1968 № 5 и 1969, № 12). Сначала результаты как будто подтвердились в ряде зарубежных лабораторий, но затем выяснилось, что «поливода» —это просто раствор приме­ сей. В этой связи интересно отметить, что Артур Адам сон, автор изданного в США учебника физической химии, упо­ мянул Б.В.Дерягина в качестве примера ученого, честно и открыто признавшего ошибочность своих прежних работ. Более свежий пример—так называемый «холодный тер­ мояд» (с его историей также можно ознакомиться по жур­ нальным публикациям — 1990, №6, 1992, № 11, 2001, №9). Конечно, самый известный пример заблуждений —это знаменитая теория флогистона, разработанная в 1697 году немецким химиком и врачом Георгом Шталем. Не­ смотря на свою ошибочность, эта теория сыграла поло­ жительную роль в истории химии — именно благодаря ей были объединены в единую науку разрозненные све­ дения о горении, коррозии, восстановлении металлов из руд, взаимодействии кислот и щелочей и т.д. Интерес­ ный факт: преподаватель химии Дж.Скотт (США) опуб­ ликовал в 1952 году статью, в которой, используя фло­ гистон в качестве одного из «реагентов», записал урав­ нения ряда химических реакций и тем показал адекват­ ность теории флогистона, по крайней мере, с качествен­ ной точки зрения («Journal of Chemical Education», July, 1952). Фактически с теории флогистона началась совре­ менная химия. И наконец, об одной ошибке в химическом анализе, которая вызвала далеко идущие последствия. Многие слышали о том, что шпинат очень полезен, так как богат железом. Однако мало кто знает, что это утверждение неверно; оно было вызвано тем, что при печатании ста­ тьи с данными химического анализа запятую случайно сдвинули на одну позицию вправо. Соответственно ре­ зультат анализа был завышен ровно в десять раз. Веро­ ятно, это не единственная ошибка такого рода. И.Леенсон, по материалам книги «Мировые рекорды в химии» 51