ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ БЕЗ УГЛЕРОДА?
Александру МАКАРОВУ, научному сотруднику Новосибирского института
органической химии СО РАН, присуждена премия им. академика
Н.Н.Ворожцова за работу "Гетероатомная химия бензодитиадиазинов и
родственных соединений". А буквально за несколько дней до этого
события случилось еще одно, весьма значительное — молодой ученый
защитил кандидатскую диссертацию.
Наш корреспондент беседует с лауреатом о содержании
научной работы, которая выделена среди работ многих других
претендентов.
— Александр Юрьевич, какой объем исследований проделан вами?
— Обобщены результаты по гетероатомной химии
1,3,2,4-бензодитиадиазинов (БДТДА) — гиперэлектронных
антиароматических соединений, включая методы синтеза,
молекулярную и пи-электронную структуру, спектроскопические
свойства и реакционную способность. Проведено сравнение с
родственными гетероциклическими и ациклическими веществами.
Синтезирован большой ряд бензодитиадиазинов, идентифицирован
ключевой интермедиат типичных реакций. В целом созданы основы
нового раздела химии гетероциклических соединений.
— Простите, гетероатомная химия БДТДА — зачем все это?
— Она весьма молода, но сулит немало открытий чудных. Эта химия
может служить замечательной иллюстрацией одной из наиболее
интересных тенденций развития современной органической химии —
все большего ее превращения в "науку о ковалентно связанных
соединениях с включением различных элементов системы
Д.И.Менделеева на основе полигетероатомности". Эти слова
принадлежат академику А.Коновалову. Появился даже термин
"истинные гетероциклы", то есть такие гетероциклы, в которых все
атомы разные.
— Чем вас привлекла данная область, с чего началось постижение
проблемы?
— Соединения, о которых идет речь, в природе не встречаются ни в
каком виде. Известно о них стало совсем недавно, менее 20 лет
назад. Вышли на них канадские ученые под руководством Ричарда
Оукли, занимающиеся серо-азотными соединениями, почти что
случайно. Синтезировали первое такое вещество, опубликовали
несколько статей и, как говорится, отступились. Может быть
потому, что объект сложный.
Вообще-то к серо-азотным циклам проявляют интерес немало
специалистов. Он обусловлен нетривиальными особенностями их
электронной структуры, богатством структурных типов, высокой и
разнообразной реакционной способностью, а также перспективами их
использования в дизайне и синтезе молекулярных проводников и
магнетиков. Мой научный руководитель А.Зибарев уже давно
занимался этим научным направлением. И вскоре вслед за канадцами,
но идя совершенно другим путем, синтезировал еще одно соединение
БДТДА. Когда я закончил университет и пришел в НИОХ, Андрей
Викторович предложил заняться этой чрезвычайно любопытной, по
существу, непознанной областью знаний.
— То есть, свою научную биографию вы сразу начали с решения
фундаментальных проблем?
— Как сказал французский химик П.Бертло, химия сама создает свой
предмет. И у нас появился новый объект исследования. Выход на
практику, естественно, поначалу не планировался. Но по прошествии
времени уже можно назвать области, где пригодятся полученные
данные. Это и для нас стало своего рода сюрпризом. Выяснилось,
что на основе бензодитиадиазинов можно получить серо-азотные
радикалы, довольно устойчивые, к которым давно проявляют интерес
специалисты.
— Значит, удалось сказать свое слово?
— Я бы заметил — здесь не только наша заслуга. Работу выполняли
совместно с Институтом химической кинетики и горения —
академиком Ю.Молиным, доктором химических наук Н.Грицан,
кандидатом физико-математических наук В.Багрянским. По мнению
академика Ю.Молина, эти радикалы перспективны как структурные
блоки для получения молекулярных магнетиков.
— Органическая химия работает и на другие науки?
— Органическая ли это химия — некоторые сомневаются. Всем
известно — существует химия органическая, неорганическая,
элементоорганическая. Гетероатомная химия — она располагается
посередине между органикой и неорганикой. Взять, например,
типичное органическое соединение — нафталин. Если в нем атомы
углерода постепенно заменять на серу и азот, то как раз и
получится бензодитиадиазин. Половина молекулы — органика,
другая — неорганика. Реакционная способность соединения определяется
прежде всего неорганической частью молекулы. Ну, а если
продолжать замену, то дойдем до неорганики в чистом виде —
катиона (SN)5+.
По-видимому, углерод вообще может быть исключен из органической
химии без сколько-либо существенного изменения концептуальных и
методологических основ. Такая "органическая химия без углерода",
отчасти напоминающая улыбку Чеширского кота, без сомнения,
принесет много новых результатов фундаментального значения уже в
ближайшем будущем. ("Хорошо", — сказал Кот и исчез — на этот
раз медленно. Первым исчез кончик его хвоста, а последней —
улыбка: она долго парила в воздухе, когда все остальное уже
пропало).
Эта идея, и сегодня кажущаяся парадоксальной, не столь уж нова.
Можно вспомнить давно известные боразол или карбораны. А
серо-азотная гетероатомная органическая химия началась еще сто
лет назад с работ Августа Михаэлиса.
— Кто-нибудь из коллег ведет подобные исследования?
— Нет, химией БДТДА никто больше не занимается — ни в стране,
ни в мире. Причем, это не как в анекдоте про неуловимого Джо,
который неуловим, потому что никому не нужен. Изучать
бензодитиадиазины непросто, соединения не очень устойчивы и
химически весьма активны. Сами иной раз удивляемся, что они
вообще получаются. Антиароматическое сопряжение по циклу, хотя
антиароматичность и довольно сильно ослаблена — фактор
дестабилизирующий, понижающий устойчивость. К тому же все эти
соединения электроноизбыточны — тоже фактор дестабилизирующий. В
ходе исследования удалось выяснить, что наши соединения реагируют
с одним из тех веществ, что используют для их синтеза. Но за счет
того, что образуются они все же быстрее, чем разрушаются, их
удается выделить.
— С кем еще, кроме химкинетиков, связывает вас область
исследований?
— Работаем с москвичами, расширяются зарубежные контакты, прежде
всего благодаря Андрею Викторовичу Зибареву. География
сотрудничества — Германия, США, Великобритания, Аргентина,
Бельгия, Шотландия. В Эдинбурге, например, вели сложный,
дорогостоящий эксперимент — электронографическое исследование
структуры молекул в газовой фазе. Результаты опубликованы в
престижном европейском журнале.
— Завершен определенный этап работы?
— Мы только в начале пути. Выполненная работа — первое
комплексное исследование в области химии бензодитиадиазинов.
* * *
Люди, знающие Александра Макарова, отзываются о нем как об
исследователе глубоком, серьезном, дотошном. И увлечение молодого
ученого — спелеология — тоже сродни его профессии. Каждый
отпуск, а нередко и образовавшийся праздничный длинный выходной
проводит он в пещерах, к которым проявляет интерес и как
исследователь. Неизведанное всегда манит, и высшее блаженство в
том, чтобы сделать свое открытие.
стр.
|
