Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

НОБЕЛЕВСКИЕ ПРЕМИИ 2005 ГОДА. КАТАЛИТИЧЕСКИЙ ЭТЮД С РОКИРОВКОЙ

Кандидат химических наук А. ЕФРЕМКИН.

В 2005 году Нобелевскую премию по химии получили француз Ив Шовен и американцы Роберт Груббс и Ричард Шрок. Официальная формулировка Нобелевского комитета - "за развитие метода метатезиса в органическом синтезе" - мало что говорит далекому от химии человеку. Однако среди продуктов химической промышленности, которые мы используем в повседневной жизни - полимеров, лекарств, пестицидов, - немало тех, что синтезированы именно этим способом.

Ив Шовен (Yves Chauvin), почетный директор Французского института нефтехимии.
Ив Шовен (Yves Chauvin), почетный директор Французского института нефтехимии.
Роберт Груббс (Robert Grubbs), профессор химии Калифорнийского технологического института (США).
Роберт Груббс (Robert Grubbs), профессор химии Калифорнийского технологического института (США).
Ричард Шрок (Richard Schrock), профессор химии Массачусетского технологического института (США).
Ричард Шрок (Richard Schrock), профессор химии Массачусетского технологического института (США).
Пример каталитического метатезиса олефинов: из двух молекул пропена с помощью катализатора образуются два новых вещества, бутен и этилен.
Пример каталитического метатезиса олефинов: из двух молекул пропена с помощью катализатора образуются два новых вещества, бутен и этилен.
Механизм, предложенный Шовеном для объяснения метатезиса олефинов: в каталитическом процессе на пути от исходных реагентов к продуктам образуется кольцо из четырех атомов - трех атомов углерода и одного атома металла.
Механизм, предложенный Шовеном для объяснения метатезиса олефинов: в каталитическом процессе на пути от исходных реагентов к продуктам образуется кольцо из четырех атомов - трех атомов углерода и одного атома металла.
Илл. 1. Танцевальная иллюстрация к механизму Шовена.
Илл. 1. Танцевальная иллюстрация к механизму Шовена.

Термин "метатезис" произошел от греческих слов "мета" - изменение и "тезис" - позиция и означает перестановку, перегруппировку. Работы нынешних нобелевских лауреатов связаны с метатезисом олефинов. Олефины - это углеводородные молекулы, содержащие в углеродном скелете одну двойную связь, например этилен, пропен, бутен.

Реакции, при которых фрагменты молекул меняются местами, известны в химии давно. В 1950-е годы была обнаружена каталитическая реакция диспропорционирования, в результате которой две молекулы пропена превращались в бутен и этилен. Но понять, как происходит такая "рокировка" и зачем нужен катализатор, удалось не сразу.

В 1971 году французский ученый Ив Шовен предположил необычный и удивительно красивый механизм метатезиса олефинов. Ключевая роль в нем отводилась металлоорганическому катализатору, который должен был обладать характерной чертой - иметь двойную связь между углеродом и металлом. Молекула катализатора присоединяется к исходной молекуле олефина, и образуется кольцо из четырех атомов, скрепленных одинарными связями. На следующем этапе кольцо размыкается, и двойные связи образуются вновь, но уже между другими атомами углерода. Получается другой олефин и слегка измененный катализатор. Последний вступает в реакцию с исходным олефином, и процесс повторяется. Все это отдаленно напоминает танец, в котором пары то выстраиваются в кружок, взявшись за руки, то вновь расходятся, обменявшись партнерами.

Однако, чтобы воплотить придуманную Шовеном схему в жизнь, требовались эффективные металлоорганические катализаторы. Их поиском занимались многие ученые, но первым заметного успеха добился Ричард Шрок #3#, предложивший в 1990 году группу катализаторов на основе молибдена. Несмотря на некоторые недостатки, в частности чувствительность к кислороду и влаге, молибденовые катализаторы положили начало практическому применению метатезиса олефинов в органическом синтезе.

Следующий шаг в развитии этого метода сделал Роберт Груббс #2#, который вместе с коллегами синтезировал стойкие и эффективные металлоорганические соединения на основе рутения. Их так и называют - катализаторы Груббса.

За короткий период времени каталитические перегруппировки олефинов завоевали прочное место в тонком органическом синтезе. В руках химиков-органиков метод стал чем-то вроде волшебной палочки, позволяющей по собственному усмотрению разрывать одни связи и создавать другие, превращать углеродные цепочки в кольца и наоборот, полимеризовать циклические мономеры. А в результате появляются новые полимеры, присадки к топливу, биологически активные вещества, лекарства и многое другое. Один из наиболее впечатляющих примеров - синтез феромонов насекомых, который невозможно осуществить другим способом. И что крайне важно, благодаря открытиям лауреатов 2005 года химическое производство становится дешевле и экологически чище.


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «Люди науки»

Детальное описание иллюстрации

Проверка детального описания