Нобелевские лауреаты: Жан-Мари Лен. Больше, чем молекулы

О «коронах» для ионов и «одиночных камерах» для молекул, о создании супрамолекулярной химии и о том, почему премия обязывает исследователя больше говорить о науке, читайте в рубрике «Как получить Нобелевку».

Жан-Мари Лен

Родился 30 сентября 1939 года, Росайм, Франция

Лауреат Нобелевской премии по химии 1987 года (1/3 премии, совместно с Дональдом Крамом и Чарльзом Педерсеном). Формулировка Нобелевского комитета: «За разработку и применение молекул со структурно-специфическими взаимодействиями с высокой селективностью».

Жан-Мари Лен родился во французском Эльзасе через 30 дней после начала Второй мировой войны. Его отец был булочником и городским органистом. Судя по всему, семья Лена сравнительно спокойно пережила немецкую оккупацию, и в 1950 году юный Жан-Мари пошел в среднюю школу, при этом главной его страстью была музыка. Гимназию Жану-Мари подобрали классическую: языки (английский, немецкий, греческий, латынь), литература, философия... Но естественным наукам повезло, Лен познакомился с химией и увлекся ею больше музыки.

В 18 лет он стал бакалавром философии, а через несколько месяцев получил бакалаврскую степень и по химии и поступил в Страсбургский университет. Юноша так увлекся органикой, что начал ставить эксперименты дома (не пытайтесь это повторить, домашняя неорганика — еще куда ни шло, но органика...). На третьем году обучения Лен начал работу над диссертацией, изучая тритерпены (терпены — вещества природного происхождения, в основе которых лежит молекула метилбутадиена; к ним относятся, например, камфора, а также ароматические вещества многих эфирных масел).

Получив степень PhD в 1963 году, Лен на год отправился работать к герою одной из наших предыдущих публикаций, Роберту Бернсу Вудворду, и поучаствовал в одном из величайших органических синтезов за всю историю человечества — синтезе витамина B12. В структуре этого витамина есть комплекс корринового ядра и катиона кобальта типа «гость – хозяин». Возможно, это тоже определило дальнейшую научную карьеру Лена. Он заинтересовался процессом ионного транспорта через клеточную мембрану и задумался о том, как синтезировать искусственные «контейнеры» для переноса ионов.

Кстати, рассказывая о своей области, Лен очень часто упоминает одного из первопроходцев — советского химика Михаила Шемякина, имя которого теперь носит Институт биоорганической химии РАН (наряду с именем академика Овчинникова). Именно исследования структуры антибиотика валиномицина, проведенные Шемякиным в 1960-х годах, показали, как он связывается с ионом калия, образуя природный комплекс типа «гость – хозяин».

Еще одно открытие, сделанное в тех же 1960-х годах, — это случайный, но ключевой синтез краун-эфиров Чарльзом Педерсеном (за это Педерсен вместе с Леном был удостоен Нобелевской премии). Что такое краун-эфир? Сrown — это «корона». Краун-эфиры представляют собой большие циклы (самые распространенные крауны 18-членные, с шестью атомами кислорода, соединенными этиленовыми мостиками) и ввиду того, что они имеют уже не плоскую структуру, они напоминают собой корону, которая как бы надевается на ион калия или натрия.

При этом полость цикла «подходит» иону по размеру, а связь осуществляется за счет перетягивающих на себя избыточную электронную плотность атомов кислорода. В итоге получается атом калия или натрия, «упакованный» в органическую оболочку, что заметно повышает растворимость этих ионов в органических растворителях. К примеру, очень мощный окислитель перманганат калия KMnO₄ почти нерастворим в органике, что делает сложным его использование в органических реакциях. А в присутствии краун-эфиров он прекрасно растворяется в бензоле, и «пурпурный бензол» стал почти стандартным реагентом.

Что же сумел сделать наш герой? Заслуга Жан-Мари Лена в том, что он, во-первых, заметно расширил ассортимент краун-эфиров (это же сделал и третий нобелиат, Дональд Крам), а во-вторых, создал новый класс соединений — криптанды. (Криптанды — это сложные органические молекулы с полостью, образованной двумя циклами: вместо «короны» мы теперь имеем «чашу», в которую можно «прятать» другие ионы или даже молекулы. Дональд Крам создал еще более жесткий вариант — карцеранды, которые представляют собой «одиночную камеру» на одну молекулу).

В-третьих, именно Лен стал автором термина «супрамолекулярная химия», введенного им еще до получения Нобелевской премии. В 1978 году он писал: «Супрамолекулярная химия — это химия за пределами молекулы, описывающая сложные образования, которые являются результатом ассоциации двух (или более) химических частиц, связанных вместе межмолекулярными силами». Впрочем, сам он в своей монографии называет супрамолекулярную химию «социологией в химии».

Вот как сам Лен пишет о своей науке:

«Вначале был Большой взрыв, и воцарилась физика. Затем, вместе с более умеренными температурами, на смену ей пришла химия; из элементарных частиц образовались атомы; атомы соединялись во все более сложные молекулы, которые, в свою очередь, образовали еще более сложные ассоциаты и мембраны, определившие примитивные клетки, из которых возникла жизнь. […] Молекулярная химия утвердилась в своей власти над ковалентной связью. Настало время овладеть в равной мере нековалентными межмолекулярными силами. За пределами молекулярной химии, основанной на манипулировании молекулярными связями, простирается область супрамолекулярной химии, которая призвана подчинить себе межмолекулярные связи».

Результатом стала поделенная на троих Нобелевская премия, присужденная через много лет после пионерских работ Лена, Крама и Педерсена. На нобелевском банкете выступать с благодарственным словом от имени всех лауреатов премии по химии было доверено именно Лену, который не преминул съязвить: «Несмотря на то, что эта приятная задача была поручена самому молодому из лауреатов, я бы не забывал, что в моем возрасте Моцарт уже 13 лет как умер» (Педерсену на тот момент было 83 года, Краму — 68, Лену — 48).

Отметим в скобках, что с нашей страной у Лена достаточно тесные связи, не только память о трудах Шемякина. Я сам лично видел его дважды: в 2007 году на Менделеевском конгрессе и в 2013 году на конгрессе FEBS в Санкт-Петербурге. Он стал первым лауреатом Нобелевской премии, которого я фотографировал.

В своем интервью Нобелевскому комитету на вопрос, как премия изменила его жизнь, Лен дал очень интересный ответ. По его словам, премия дала больше возможностей (и обязала!) говорить о науке и о химии в частности, ведь слово нобелиата слышно громче. И Лен активно пользуется этим правом. «Мне важно сказать, что наука — это тоже важная часть человеческой культуры, подобно искусству», — говорит Лен. Мне кажется, в этом (и не только в этом) создатель супрамолекулярной химии оказался достойным продолжателем дела своего учителя Роберта Вудворда, более всего ценившего в химии красоту.

Наград у Лена не счесть: Нобелевская премия, австрийский почетный знак «За науку и искусство», командорство Ордена почетного легиона, медаль Дэви Королевского общества… И интересно, что Лен по-прежнему активно работает и публикуется, суммарно его группа выпустила более 900 статей в рецензируемых научных журналах. Как говорил сам Лен в том же интервью Нобелевскому комитету, зачастую премия — это повод сменить область научной деятельности. От себя добавим, что иногда премия — это повод уйти на покой, как это было, скажем, с Хиггсом. Но, судя по всему, оба повода — это не про человека, которого зовут Жан-Мари Лен.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.