Из чего всё сделано? Рассказы о веществе

Получение желаемого вещества из других, имеющихся в нашем распоряжении, называют синтезом. Знаменитый американский химик, нобелевский лауреат по химии Роберт Вудворд сравнивал это увлекательное занятие с игрой в шахматы с природой. Химик делает свой ход — проводит реакцию между двумя веществами. Природа отвечает ему, выдавая продукт реакции, порой неожиданный. Химик шевелит мозгами и делает следующий ход — запускает только что полученное вещество в новую реакцию. Природа отвечает... Эта шахматная партия может длиться годами. Случается, она заходит в тупик — химик получает мат. И всё приходится начинать сначала. И снова — десятки и сотни ходов, пока не будет найден кратчайший путь получения того заветного вещества, ради которого и разыгрывалась партия.

В случае с ализарином «партия» длилась 43 года и завершилась в 1869 году. Уже через два года заводы начали производить этот знаменитый красный краситель. Роберт Вудворд приступил к синтезу витамина В12 с очень сложной, большой молекулой в начале 1960-х годов и бился над ним одиннадцать лет, притом что в работе ему помогали швейцарский коллега Альберт Эшенмозер и около ста студентов и аспирантов Гарвардского университета. Оказалось, что кратчайший путь к витамину В12 включает сто различных последовательных реакций! А синтез хлорофилла, того самого вещества, которое окрашивает листья и траву в зелёный цвет, потребовал четырёх лет и включал в себя около сорока последовательных реакций.

Случается и так, что химик задумывает одно, а получает совсем другое — так диктуют законы природы и непредвиденные обстоятельства. В 1856 году восемнадцатилетний англичанин Уильям Генри Перкин решил из каменноугольной смолы синтезировать природное вещество хинин. Оно содержится в коре хинного дерева. Если жевать эту кору, то можно излечиться от малярии. Деревьев на всех не напасёшься, поэтому нужно было придумать, как сделать это вещество в обход природы, из подручных веществ. Перкин экспериментировал в домашней лаборатории. Он уже спланировал последовательность своих действий, то есть схему синтеза, как скажут химики. Но тут вмешался случай.

Исходные вещества, которые использовал молодой студент, были не очень чистыми, в них содержалось некоторое количество постороннего вещества — анилина. И реакция пошла так, как сочла нужным природа, — вместо желанного хинина неожиданно получилось вещество красивого фиолетового цвета, доселе неизвестное. Перкин назвал его мовеином. Это был первый синтетический краситель, которого нет в природе.

Перкин сумел по-хозяйски распорядиться своим открытием. Уже через год заработала его фабрика, производящая мовеин, и он стал богатым человеком. К чести Перкина, он не забросил после этого занятия наукой, а принялся за исследования с удвоенной энергией. И передал свою любовь к химии сыну, тоже Уильяму Генри Перкину, которого, чтобы не путать с отцом, называют младшим. Тот тоже стал известным химиком.

А хинин, кстати, удалось синтезировать лишь в 1944 году, спустя 88 лет после задумки Уильяма Генри Перкина-старшего. Как вы думаете, кто это сделал? Роберт Вудворд! Вот уж кто был великим синтетиком.

Химия как искусство

Большинство молекул природных веществ, за которыми химики неустанно охотятся, удивительно красивы. Структурные формулы их молекул похожи на изысканные кружева. Синтез такого вещества — это акт творения, сравнимый с созданием шедевров живописи, скульптуры и архитектуры. Подобно художнику, накладывающему на полотно мазок за мазком, химики по законам природы строят молекулы, шаг за шагом складывая кружевной узор. Поэтому химию часто сравнивают с искусством. Вот что по этому поводу говорит лауреат Нобелевской премии по химии Роальд Хоффман: «Создание молекул сближает химию с искусством. Мы собственноручно творим те объекты, которые потом воспринимаем и изучаем. В точности то же самое делают писатели, художники и композиторы. По существу, именно этим химики отличаются от любых других учёных».

У каждого шедевра, например, в живописи и скульптуре, есть автор — Леонардо да Винчи, Микеланджело Буонарроти, Марк Антокольский, Диего Веласкес, Валентин Серов, Эдуар Мане, Василий Кандинский и многие другие. В химии то же самое. Только здесь имена создателей присваивают реакциям — тем самым маленьким актам творения, которые позволяют построить тот или иной фрагмент молекулы или получить нужное вещество. Именных реакций — сотни. Реакция Арбузова, Гриньяра, Фаворского, Гофмана, Бутлерова, Кучерова, Несмеянова, Вёлера, Байера, Виттига... Бывает, что одному химику принадлежит несколько именных реакций. Например, у Адольфа Байера их аж восемь, а у Эмиля Фишера — девять!

 Природа умеет создавать для своих нужд самые разные волокна. Например — белковые, которые производит паук и плетёт из них паутину