Академик Борис Трофимов рассказывает, как стал химиком

Наука и жизньНаука

В мире молекул: власть и очарование органического синтеза

Академик Борис Трофимов, научный руководитель Иркутского института химии им. А. Е. Фаворского СО РАН.

Завод синтетического каучука (г. Темиртау, Казахстан), опытно-промышленный цех безртутного синтеза уксусного альдегида из ацетилена через виниловые эфиры гликолей. Обсуждаются последние результаты. В центре — Б. А. Трофимов, второй слева — главный инженер завода Р. Д. Якубов. 1963 год.

Иногда меня спрашивают, как вы стали химиком. В самом деле, как?

Моё знакомство с наукой химией

Впервые я заинтересовался химией в школе, в чём была заслуга моего замечательного учителя Владимира Захаровича Когана, который открыл мне — 12-летнему мальчику — чарующий и загадочный мир молекул, атомов и электронов. Невидимые и в то же время вездесущие, они, как я уже тогда понял, составляют основу всего, что нас окружает, — Солнца, Луны, звёзд, ветра, дождя, снега, цветов, а также моего собственного тела, моих мыслей, устремлений и памяти… Памяти, которая возвращает меня в детство, в забайкальский город Читу, где осел в годы революции мой дед — инженер-строитель Транссиба и где я родился в далёком 1938 году. Память рисует мне картины розово-фиолетовых сопок, покрывающихся во время короткой забайкальской весны диким цветущим рододендроном (сибирским багульником). Вспоминаю голубовато-серебряный отблеск луны на бархатном зимнем небе и ослепительные искорки снежинок, мою молодую — очень молодую маму, которая, радостно смеясь, бежит и везёт за собой санки, в которых сижу я — трёх- (или четырёх?) летний мальчик…

И всё это — игра, причуды и фантазии молекул, их метаморфозы, подчиняющиеся Божественным законам. Мне захотелось узнать эти законы. Я мечтал проникнуть во внутреннюю жизнь молекул и понять их поведение. Зачем? Чтобы самому создавать новые молекулы, ещё не известные другим людям, соединять эти молекулы друг с другом и получать неведомые вещества и материалы с неизвестными, но полезными свойствами.

Первый опыт очень простого химического синтеза, проведённый в школе (реакция «серебряного зеркала» — сегодня мы относим такие реакции к нано- или золь-гель-технологиям), позволил мне, мальчику, почувствовать себя настоящим творцом. Затем был ацетилен, получаемый из карбида кальция, его крайне взрывоопасные смеси с воздухом, его взрывчатые медные и серебряные производные, домашний порох и динамит и многие другие опасные, но очень захватывающие вещи. Господь хранил меня. Надо ли говорить, что мои занятия были настоящей головной и сердечной болью для моей бабушки, которая страдала астмой и не переносила химические запахи. Но опыты казались мне действительно потрясающими!

Неудивительно, что профессией я выбрал химию. Прошли годы, но я до сих пор верю, что химия, и особенно органический синтез, является наиболее захватывающей, созидательной и плодотворной сферой человеческой деятельности, граничащей с искусством (музыкой, поэзией, живописью), требующей не только знаний, но вдохновения и интуиции. Действительно, получение нужной молекулы, обладающей нужными свойствами, или осознание того, каким образом сложное природное соединение может быть собрано из более простых, — задачи, которые приближают нас к Лаборатории Создателя.

Окончив школу в городе Иркутске (тогда семья уже переехала в Иркутск), я поступил в Иркутский государственный университет, конечно, на химический факультет. Тогда золотому медалисту были открыты двери любого вуза Москвы и Ленинграда — принимали без экзаменов. Но я решил остаться в Иркутске, хотя неплохо знал Москву и Ленинград, часто проводил там летние каникулы у своих родственников. Кажется, меня — провинциала — как-то задевало благополучие метрополии. Но сейчас, побывав во многих столицах мира, считаю Петербург и его окрестности самыми прекрасными на свете. Нередко вспоминаю сфинкса «с выщербленным ликом» на Университетской набережной, «пять углов», где неподалёку на Загородном жила моя тётя, скульптурную группу коней и атлетов Клодта на Аничковом мосту через Фонтанку, собор на Владимирской площади, куда ходил молиться Достоевский, живший поблизости.

Во власти первых успехов

Моя научная деятельность началась на стыке химии ацетилена (моя первая детская любовь) и угля под руководством профессора Анастасии Васильевны Калабиной, добрейшего человека, которого я когда-либо встречал. Она принадлежала к знаменитой отечественной химической школе, созданной академиком Алексеем Евграфовичем Фаворским. Анастасия Васильевна представила меня профессору Михаилу Фёдоровичу Шостаковскому, прославленному представителю школы Фаворского. Позднее я познакомился с семьёй Фаворского в Санкт-Петербурге (тогда Ленинграде) — с его дочерями, профессорами Татьяной Алексеевной и Ириной Алексеевной (выдающимися учёными-химиками) и с внуком академика Фаворского, профессором Иваном Никитовичем Домниным, который активно работал тогда в области химии ацетилена и малых циклов. Тогда же я познакомился с профессором Татьяной Ивановной Темниковой — ведущим теоретиком органической химии, автором фундаментальных учебников, по которым училась вся страна. Она тоже была ученицей Алексея Евграфовича Фаворского. Много добра мне сделал профессор Ленинградского химико-технологического института, член-корреспондент АН СССР Анатолий Александрович Петров, который стал одним из моих оппонентов, когда я защищал в 1970 году докторскую диссертацию в Ленинградском университете. Мог ли я предположить тогда, что через много лет меня изберут почётным профессором химического факультета этого университета?

Таким образом, я оказался под сильнейшим влиянием идей, методологий и традиций лучших представителей российской химической науки, а также под чисто человеческим обаянием этих замечательных и добрых людей, элиты отечественной химии и культуры. Я старался всё впитывать как губка, перенимал экспериментальные и методологические навыки, мастерство и образ мышления, которыми так щедро одаривали меня мои прославленные учителя.

Моя дипломная работа была посвящена введению двойной связи в фенолы (их винилированию) под действием ацетилена под давлением. Результаты этих исследований позволили впервые осуществить эффективный синтез ароматических виниловых эфиров в водной среде, можно сказать, некое начало «зелёной химии» (в то время такие реакции проводились в растворе диоксана). С тех пор теория реакционной способности органических соединений, механизмы химических реакций, электронная и конформационная структура молекул, которые я старательно изучал, в том числе консультируемый Татьяной Ивановной Темниковой, помогали мне не потерять ориентиры в океане химических превращений.

Через четыре года после окончания университета я защитил кандидатскую диссертацию в Иркутском университете, посвящённую химии виниловых эфиров гликолей. Работа была выполнена под руководством профессора Михаила Фёдоровича Шостаковского, ближайшего ученика академика Фаворского, и профессора Александра Спиридоновича Атавина, тоже ученика академика Фаворского. Целью моего исследования была разработка безртутного синтеза уксусного альдегида на основе виниловых эфиров этиленгликоля (задача, уже определённо относящаяся к «зелёной» химии, а это были ещё 1960-е годы). Цель была успешно достигнута. На заводе синтетического каучука в Темиртау (Северный Казахстан) был запущен опытно-промышленный цех (100 т/год с 14-метровыми колоннами-реакторами). Открылись перспективы решения проблемы загрязнения ртутью в регионе. Впервые в Советском Союзе появилось промышленное производство виниловых эфиров гликолей и, позднее, бутилвинилового и изобутилвинилового эфиров при атмосферном давлении ацетилена. В то время это был второй завод такого профиля в мире (первый — в концерне BASF в Германии). Все эти работы проводились в Иркутском институте органической химии, который был основан Михаилом Фёдоровичем Шостаковским.

Концерн BASF (г. Людвигсхафен, Германия), где шло производство наукоёмких продуктов ацетиленовой химии, в частности, разрабатывался новый синтез ацетиленовых эфиров. На фото в центре — Борис Александрович Трофимов, слева — начальник производства Рудольф Лоренц. 2004 год.

Ключ к новым реакциям. Суперосновные среды и катализаторы

Я и мои сотрудники (мне доверили руководить большой научной группой) доказали, что ацетилен может быть дополнительно активирован, а его реакции с анионами, в том числе, с анионами спиртов, могут быть существенно ускорены в сильноосновных (суперосновных) средах. Это привело к оформлению концепции суперосновности (основсности, более высокой, чем обычная) как «зеркального отражения» суперкислотности (необычно высокой кислотности), тогда уже выдвинутой нобелевским лауреатом Джорджем Ола, и к регулярному применению (нашим коллективом) суперосновных катализаторов и реагентов в химии ацетилена и, в более широком плане, в химии ненасыщенных (содержащих двойные и тройные связи) гетероатомных соединений.

Это, в свою очередь, способствовало открытию и разработке серии новых общих реакций и методов, введению в органический и элементоорганический синтез целого ряда разнообразных строительных блоков и универсальных реагентов, пригодных для построения новых сложных молекул, обогащению химии полимеров новыми функциональными мономерами, создало фундамент для получения неизвестных ранее материалов.

Стилем исследовательской работы нашей команды всегда было коллективное творчество, своего рода непрерывная мозговая атака. Сегодня наша лаборатория включает 48 учёных, в том числе 11 профессоров и докторов наук, 30 кандидатов наук. Конкретные исследовательские задачи (общие направления задаются Академией наук и соответствуют мировым тенденциям развития органического синтеза) обычно формулируются коллективно, совместно с руководителями групп и ведущими сотрудниками. Кроме фундаментального направления эти задачи имеют, как правило, практический смысл (прекурсоры лекарств, новые мономеры, материалы для IT-технологий). Каждый член коллектива принимает участие как в решении поставленных задач в ходе обсуждения текущих результатов, так и в выдвижении новых идей — либо на рабочем месте (часто прямо у вытяжного шкафа), либо во время еженедельных лабораторных семинаров. В то же время это и учебный процесс. Я не знаю лучшего способа обучения молодых учёных и аспирантов-химиков, нежели тот, когда профессора делятся своими знаниями, опытом и интуицией с молодёжью, используя конкретные, возникающие в ходе эксперимента, ситуации, совместно решая методические проблемы.

Профессор Б. А. Трофимов и кандидат химических наук С. В. Амосова за установкой, на которой в 1970 году впервые была проведена реакция ацетилена с сульфидом натрия, давшая дивинилсульфид.

Мы советуем молодым всегда одно и то же: ищите необычное, неожиданное, экстраординарное в любом обычном эксперименте. Не всегда следует выбрасывать нежелательный продукт — за ним может стоять открытие. Обращайте внимание на любое неизвестное побочное соединение — не исключено, что это индикатор новой реакции.

В этом отношении поучительна история открытия нового синтеза пирролов (который вошёл в монографии и справочники1, 2). В начале семидесятых годов я попросил кандидата химических наук Альбину Ивановну Михалёву (позже профессора) получить из оксима циклогексанона (основное исходное сырьё в производстве капролактама и полиамидных смол) его виниловый эфир. Она получила продукт, который не имел ничего общего с ожидаемым виниловым эфиром. Нашим первым порывом было выбросить его, но более тщательное изучение показало, что полученное соединение представляет собой винилтетрагидроиндол — абсолютная неожиданность! Дальнейшие исследования с привлечением других аналогов оксима циклогексанона (доступные соединения, ближайшие производные кетонов) подтвердили, что мы открыли новый общий метод синтеза индолов и пирролов (ароматических пятичленных азотистых гетероциклов), обладающий высокими препаративными характеристиками, удобный для технологической реализации. Индолы и их производные — это основа многих важных гормонов (триптофана, серотонина, мелатонина, буфотенина), отвечающих за познавательные способности человека, за нашу творческую активность и настроение, передачу нервных импульсов, а также регуляторы роста растений, синтетиче-ские предшественники многих лекарств. Пирролы используются природой для построения хлорофилла — трансформатора солнечных лучей в зелень листвы, красоту и гармонию цветов, разнообразие плодов. Леса, поросшие травой степи (лёгкие планеты), поглощающие углекислый газ и поддерживающие на планете необходимый для жизни уровень кислорода, — всего этого не было бы без хлорофилла, сложенного из четырёх молекул пирролов и атома магния. Пирролы — это и основа молекул гемоглобина, без чего невозможно дыхание тепло кровных, в том числе человека. Пирролы и их производные широко используются в синтезе жизненно важных лекарств, включая статины, регулирующие уровень холестерина в крови. Пирролы — это и мономеры для получения органических проводников с электропроводностью, близкой к электропроводности металлов, и перспективные исходные вещества для материалов, применяемых в цифровых технологиях.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Ядовитые реки, отравленные моря Ядовитые реки, отравленные моря

Катастрофы, угрожающие живым организмам, происходят довольно часто

Наука и жизнь
«Личность — это память»: Евгений Водолазкин о своем новом романе и мифологии человека «Личность — это память»: Евгений Водолазкин о своем новом романе и мифологии человека

Писатель Евгений Водолазкин — почему важно за каждым текстом видеть человека

Forbes
«Душечка» хорошего питания «Душечка» хорошего питания

Геня Фейгенберг мало чем отличалась от многих своих современниц

Дилетант
Потерявшие реальность: как женщины осваивались на чужбине Потерявшие реальность: как женщины осваивались на чужбине

Отрывки из дневников женщин, которые надолго уезжали за границу

Forbes
Был ли аншлюс ГДР? Был ли аншлюс ГДР?

Читаем новый единый учебник всеобщей истории для 11 класса

Дилетант
Собаки в Новой Зеландии научились водить машину. Будущее уже рядом! Собаки в Новой Зеландии научились водить машину. Будущее уже рядом!

Животных можно научить буквально всему

ТехИнсайдер
По одной квитанции… По одной квитанции…

Майор ГБ Сергей Шпигельглаз — одна из самых мрачных фигур чекистского пантеона

Дилетант
Beneteau GT45 Beneteau GT45

Beneteau GT45 — флагман серии экспресс-круизеров Grand Turismo

Y Magazine
Авария Пола Уокера: что случилось со звездой «Форсажа» 9 лет назад Авария Пола Уокера: что случилось со звездой «Форсажа» 9 лет назад

Вспоминаем знаменитого актера Пола Уокера и как он ушел из жизни

РБК
Мыслить вне рамок Мыслить вне рамок

Современный лофт в апартаментах, которые предназначались для сдачи в аренду

Идеи Вашего Дома
«Гений чистой красоты»: 9 символов, зашифрованных в «Сикстинской Мадонне» «Гений чистой красоты»: 9 символов, зашифрованных в «Сикстинской Мадонне»

Рассматриваем картину Рафаэля Санти «Сикстинская мадонна»

Вокруг света
Художники XX и XXI веков изобразили мужчин с большими пенисами Художники XX и XXI веков изобразили мужчин с большими пенисами

Ученые исследовали размер половых органов на картинах XV-XXI веков

N+1
Краски Кольского Краски Кольского

Зимой Кольский полуостров обретает удивительные краски природы

Отдых в России
Уик-энд в окрестностях Твери Уик-энд в окрестностях Твери

5 нетривиальных мест в окрестностях Твери

Лиза
«Ломтик» от Feadship «Ломтик» от Feadship

Feadship показывает, что бывают яхты без низких потолков и темных интерьеров

Y Magazine
Страшные истории обыкновенных людей: фрагмент нового романа Ксении Букши «Но человека человек. Три с половиной убийства» Страшные истории обыкновенных людей: фрагмент нового романа Ксении Букши «Но человека человек. Три с половиной убийства»

Отрывок из пронзительного и выверенного романа Ксении Букши

Правила жизни
Светлана Иванова: «Страшно забронзоветь — хочется фантазировать, придумывать, хулиганить» Светлана Иванова: «Страшно забронзоветь — хочется фантазировать, придумывать, хулиганить»

Светлана Иванова — о знакомстве с Волчек, работе в театре и главном страхе

СНОБ
Переключать код: как помочь детям освоить новый язык и сохранить русский в эмиграции Переключать код: как помочь детям освоить новый язык и сохранить русский в эмиграции

О трудностях и возможностях языковой адаптации в эмиграции

Forbes
Никнейм за $1 млн: кто и зачем покупает имена в Telegram Никнейм за $1 млн: кто и зачем покупает имена в Telegram

Кто продает никнеймы и зачем это нужно?

Forbes
Красота налицо Красота налицо

Какие косметологические процедуры самые эффективные?

Собака.ru
Искусство изящного ухода от неудобных вопросов: как его освоить Искусство изящного ухода от неудобных вопросов: как его освоить

Рассказываем о самых действенных способах словесной рокировки

Psychologies
Загадка Зодиака: серийный убийца оставил шифр, разгадать который оказалось почти невозможно Загадка Зодиака: серийный убийца оставил шифр, разгадать который оказалось почти невозможно

Какие приемы использовал убийца в этом необычном коде, и как он был «взломан»

ТехИнсайдер
Совместный сновидческий процесс Совместный сновидческий процесс

Как сейчас выглядит нейрогенеративное искусство и что с ним будет дальше

N+1
Юлиан Семенов: как он придумал легендарного Штирлица? Юлиан Семенов: как он придумал легендарного Штирлица?

Штирлиц пройдет с ним через всю жизнь, став героем тринадцати романов и повести

Коллекция. Караван историй
Параллельный импорт: чем он отличается от «серого» Параллельный импорт: чем он отличается от «серого»

Главное о термине, с которым большинство из нас столкнулось в этом году

CHIP
Математическая теорема помогла за час взломать шифр, выбранный правительством США Математическая теорема помогла за час взломать шифр, выбранный правительством США

Алгоритм, казавшийся самым надежным, был взломан всего за час

ТехИнсайдер
«Советский ковчег» «Советский ковчег»

Высылали «нежелательных элементов» не только из Советской России

Дилетант
«Охотники за искусством»: как любители собирали живопись «Охотники за искусством»: как любители собирали живопись

Анастасия Винокурова рассказала о феномене коллекционирования в СССР

Культура.РФ
Франция глазами импрессионистов: путешествие по 5 картинам Франция глазами импрессионистов: путешествие по 5 картинам

Как Франция запечатлена в творчестве Моне, Ренуара, Писсаро и других живописцев

Вокруг света
Основательница бренда Sans Merci — об интеллектуальной сексуальности Основательница бренда Sans Merci — об интеллектуальной сексуальности

Что помогает держаться на плаву бренду Sans Merci

РБК
Открыть в приложении