Чирков Юрий Георгиевич. Дарвин в мире машин. Изд. 2-е, испр и доп. М.: Ленанд, 2012. 288с
жүктеу/скачать 1.8 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Академик Владимир Александрович Энгельгардт
Жан-Мари ЛенОбычно атомы в молекулах связаны друг с другом достаточно сильными ковалентными связями. Это значит, что у атомов есть пары общих электронов: они-то и связывают атомы. На этом собственно и стоит химия. Однако физикам известны и другие типы связей атомов. Их много. Это и водородные связи, и электростатические взаимодействия, и ван-дер-ваальсовы силы, доиорно-акцепторные взаимодействия, и координационные взаимодействия с ионами металлов, и особые гидрофобные взаимодействия, и даже структуры «без связи»... Групповое отличие всех этих сил — они много слабее, чем ковалент-ные связи. Но поскольку, как правило, не ковалентных связей много и они ухитряются обычно действовать «сообща», то осуществляемое с их помощью взаимодействие атомов может оказаться уже достаточно прочным. Слабые связи имеют ещё одно достоинство. Они лабильны, легко перестраиваются, в то время как ковалентные связи дают «однозначный» результат. И в химии возникла очень плодотворная концепция «хозяин>ь«гость», в которой тон задают слабые силы. Они-то неназойливо и связывают «хозяина» и «гостя» вместе. Во что? В единую «молекулу»? Такое название кажется неудачным. В «кластер»? Опять плохо! В «супермолекулу»? Но здесь сразу возникают мысли о молекулах-великанах, о полимерах... Нет, в химии возникло качественно новое образование. И называть его надо особо. Пусть это будет супрамолекула. А новая ветвь химии, в которой на равных будут работать и ковалентные и нековалентные силы естественно назвать СУПРАМОЛЕКУЛЯРНОЙ ХИМИЕЙ или просто супрахимией. Термин супрамолекулярная химия в одной из своих статей в 1978 году ввел француз Жан-Мари Лен. Жан-Мари Лен (Jean-Marie Lehn), французский химик родился в 1939 году в маленьком средневековом городке Росхайме в Эльзасе. Его отец, Пьер Лен, булочник, страстно любил музыку, играл на фортепьяно и органе. Позднее он оставил булочную, став городским органистом. Мать Лена вела домашнее хозяйство и работала в лавке. В возрасте 11 лет (1950 год) мальчика отдали учиться в колледж Фрепель в Обернэ, расположенный в маленьком городке в 5 километрах от Росхайма. Здесь он получил классическое образование: изучал латынь, греческий, немецкий и английский языки, французскую литературу. В последние годы обучения особенно увлекся философией, она стала его любимым предметом. Сохранился у него интерес и \250\
к естественным наукам, особенно к химии. В эти "же годы он начал играть на фортепьяно и на органе. И вскоре музыка стала его главным увлечением, наряду с наукой. В 1957 году Лен стал бакалавром философии и почти одновременно бакалавром экспериментальных естественных наук. Юноша собирался изучать философию в Страсбургском университете, но колебался с выбором и начал с того, что поступил на первый курс по специальности «физические, химические и естественные науки». Вскоре на него произвели большое впечатление красота и стройность органической химии — науки, способной превращать по воле исследователя сложные вещества одно в другое, следуя строго определенным правилам. Лен купил реактивы и химическую посуду и начал экспериментировать в лаборатории, которую создал в доме своих родителей. Семя было посеяно, и когда он начал посещать увлекательные лекции молодого, только что назначенного профессора Гая Уриссона, ему стало совершенно ясно, что он хочет стать химиком-органиком. Окончив Страсбургский университет (1960), Лен начал работать в Национальном центре научных исследований во Франции в лаборатории Уриссона в качестве младшего научного сотрудника. После получения степени доктора наук (PhD, 1963) год стажировался в Гарвардском университете в лаборатории Вудворда (1963-64), где принимал участие в грандиозном проекте по синтезу витамина 812. Одновременно он прошел курс квантовой механики и проводил расчеты под руководством Роалда Хофмана. В 1966 году Лен стал старшим преподавателем (assistant professor) химического факультета Страсбургского университета и создал собственную лабораторию. Лен сделал быструю научную карьеру. В 1970 году он стал полным профессором (full professor), а в 1979 был избран на почетную должность заведующего кафедрой химии молекулярных взаимодействий в Колледж-де-Франс в Париже. С тех пор его время стало делиться между работой в лабораториях Страсбурга и Парижа. Результаты 40-летних исследований, в которых приняли участие сотни сотрудников из нескольких десятков стран мира, опубликованы примерно в тысяче статей и обзоров. Лен в разное время был приглашенным профессором в Гарвардском университете, в Высшей технической школе Цюриха, в университетах Кембриджа, Барселоны, Франкфурта. В 1985 году Лен становится членом Парижской Академии Наук, а в 1987 он был удостоен Нобелевской премии. Лен также член Национальной академии наук США и Американской академии искусств и наук. 7.20. Самосборка молекул Именно в способности живого создавать порядок из хаотического теплового движения молекул состоит наиболее глубокое, коренное отличие живого от неживого. Академик Владимир Александрович ЭнгельгардтВ 1978 году Лен писал: «Подобно тому, как существует область молекулярной химии, основанной на ковалентных связях, существует и область \251\
супрамолекулярной химии — химии молекулярных ансамблей и межмолекулярных связей». Это новое поле деятельности ученых лежит за пределами классической химии, исследуюшей структуру, свойства и превращения отдельных молекул. Если классическая химия имеет дело, главным образом, с реакциями, в которых происходят разрыв и образование валентных связей, то объектом изучения супрамолекулярной химии служат почти исключительно невалентные взаимодействия. Как известно, энергия невалентньтх взаимодействий на 1-2 порядка ниже энергии валентных связей, однако, если их много, они, повторимся ещё раз, приводят к образованию прочных и вместе с тем гибко изменяющих свою структуру ассоциатов. Именно сочетание прочности и способности к быстрым и обратимым изменениям — характерное свойство всех биологических молекулярных структур: нуклеиновых кислот, белков, ферментов, переносчиков частиц. Здесь стоит подчеркнуть и то, что супрамолекулярная химия вовсе не отвергает ковалентные связи, но дополняет их слабыми силами всевозможного рода. И ещё новая наука стоит на том, что это есть «химия за пределами молекулы, описывающая сложные образования, которые есть результат ассоциации двух (или более) химических частиц, связанных вместе межмолекулярными силами». Суть этих слов проста. Мы привыкли к тому, что молекулы сложены из атомов, но что будет, если мы займемся сложением молекул? Для нас это новинка, а живая природа занимается подобными делами испокон веку. Классические примеры? Образование двойной спирали дезоксирибо-нуклеиновой кислоты (ДНК), распознавание рецепторами ферментов, реакции антиген-антитело. Химики прежде смотрели на всё это, как на чудо, а теперь готовятся делать нечто подобное. Новая наука, строго говоря, не совсем химия, поскольку находится на стыке химии, физики и биологии. её междисциплинарная природа требует сотрудничества между людьми самых разных профессий: специалистов по компьютерному моделированию, кристаллографов, химиков-не-органиков, химиков, изучающих твердое тело, органиками-синтетиками, биохимиками. Только в таком союзе появляется возможность объяснить и смоделировать тончайшие процессы, происходящие в живой и неживой природе. Супрамолекулярная химия бурно развивается. За последние 30 лет изданы полсотни монографий, 11-томная энциклопедия «Comprehensive Supramolecular Chemistry». Появилась серия книг «Advances in Supramole-cular Chemistry» и «Perspective of Supramolecular Chemistry», издастся журнал «Supramolecular Chemistry». Каждый год проводятся международные конгрессы по супрамолекулярной химии. В 1995 году сразу на трех языках (русский перевод появился в 1998 году) была издана книга Ж.-М. Лена «Супрамолекулярная химия». А в 2007 году \252\ вышла на русском языке (инициатива Института физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина) двухтомная монография Джонатана Стада и Джерри Этвуца «Супрамолекулярная химия». Бурный размах новых исследований породил среди специалистов шутку о том, что «в наши дни всё вокруг кажется супрамолекулярным». Эти слова сродни ехидному выражению, имеющему хождение среди неоргаников, которые свою область определяют как «химию всех элементов за исключением какого-то там углерода». В 2005 году Жан-Мари Лен приезжал в Москву. Его визит обозначил начало самого крупного франко-российского проекта в области науки. В президиуме Российской академии наук в присутствии профессора Ж.-М. Лена, вице-президента РАН Николая Альфредовича Платэ и руководителей других научных центров была подписана конвенция о создании франко-российского европейского научного объединения «Супрамолеку-лярные системы в химии и биологии» (SupraChem). Кроме того, во время своего визита Ж.-М. Лен прочитал лекцию на химическом факультете МГУ им. М. В. Ломоносова. В данном затем интервью он говорил: «Я уже в третий раз читаю лекцию на химическом факультете МГУ и замечаю, как меньше становится безразличия, как оживают лица, появляются улыбки...» Супрамолекулярная химия бурно развивается. Залог её успехов? Установлено, что молекулы могут различать друг друга. Обмен информацией между молекулами, их язык общения, поводы для знакомства и неприязни — всё это кажется вольным пересказом сюжета какого-нибудь научно фантастического рассказа. Но нет, сегодня стараниями ученых мир молекул ожил, и они начинают вести себя как полноправные живые создания. Другое чудо — возможность самосборки молекул. В технике такого нет. Вы разобрали мотор на детали, а затем эту груду свалили в один ящик и начали его сильно трясти в надежде, что рано или поздно детали найдут себе подходящих «партнеров», и так постепенно сложится-вырастет прежний мотор. Понятно: сколько ни тряси ящик, чуда не произойдет — так мотора не соберешь. Необходим сборщик, который знает, какие детали с-какими надо сводить воедино, как их прилаживать друг к другу, как постепенно укрупнять формирующиеся блоки, какую общую структуру готовить. А вот в мире молекул уже имеется не один пример того, как растущая на глазах Супрамолекулярная конструкция сама принимается выбирать из реакционной среды (из начального хаоса «деталей мотора») в строго нужном порядке и очередности только молекулы и их кластеры с подходящей структурой, не обращая никакого внимания на всё остальное. Это и есть самосборка молекул в действии. \253\
...Вступать в борьбу с природой и силой своего ума, своей логики вымогать, выпытывать у нее ответы на свои вопросы для того, что завладеть ею и, подчинив её себе, быть в состоянии по своему произволу вызывать или прекращать, видоизменять или направлять жизненные явления. жүктеу/скачать 1.8 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|