ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ БЕЗ УГЛЕРОДА?

Александру МАКАРОВУ, научному сотруднику Новосибирского института органической химии СО РАН, присуждена премия им. академика Н.Н.Ворожцова за работу "Гетероатомная химия бензодитиадиазинов и родственных соединений". А буквально за несколько дней до этого события случилось еще одно, весьма значительное — молодой ученый защитил кандидатскую диссертацию. Наш корреспондент беседует с лауреатом о содержании научной работы, которая выделена среди работ многих других претендентов.

— Александр Юрьевич, какой объем исследований проделан вами?

— Обобщены результаты по гетероатомной химии 1,3,2,4-бензодитиадиазинов (БДТДА) — гиперэлектронных антиароматических соединений, включая методы синтеза, молекулярную и пи-электронную структуру, спектроскопические свойства и реакционную способность. Проведено сравнение с родственными гетероциклическими и ациклическими веществами. Синтезирован большой ряд бензодитиадиазинов, идентифицирован ключевой интермедиат типичных реакций. В целом созданы основы нового раздела химии гетероциклических соединений.

— Простите, гетероатомная химия БДТДА — зачем все это?

— Она весьма молода, но сулит немало открытий чудных. Эта химия может служить замечательной иллюстрацией одной из наиболее интересных тенденций развития современной органической химии — все большего ее превращения в "науку о ковалентно связанных соединениях с включением различных элементов системы Д.И.Менделеева на основе полигетероатомности". Эти слова принадлежат академику А.Коновалову. Появился даже термин "истинные гетероциклы", то есть такие гетероциклы, в которых все атомы разные.

— Чем вас привлекла данная область, с чего началось постижение проблемы?

— Соединения, о которых идет речь, в природе не встречаются ни в каком виде. Известно о них стало совсем недавно, менее 20 лет назад. Вышли на них канадские ученые под руководством Ричарда Оукли, занимающиеся серо-азотными соединениями, почти что случайно. Синтезировали первое такое вещество, опубликовали несколько статей и, как говорится, отступились. Может быть потому, что объект сложный.

Вообще-то к серо-азотным циклам проявляют интерес немало специалистов. Он обусловлен нетривиальными особенностями их электронной структуры, богатством структурных типов, высокой и разнообразной реакционной способностью, а также перспективами их использования в дизайне и синтезе молекулярных проводников и магнетиков. Мой научный руководитель А.Зибарев уже давно занимался этим научным направлением. И вскоре вслед за канадцами, но идя совершенно другим путем, синтезировал еще одно соединение БДТДА. Когда я закончил университет и пришел в НИОХ, Андрей Викторович предложил заняться этой чрезвычайно любопытной, по существу, непознанной областью знаний.

— То есть, свою научную биографию вы сразу начали с решения фундаментальных проблем?

— Как сказал французский химик П.Бертло, химия сама создает свой предмет. И у нас появился новый объект исследования. Выход на практику, естественно, поначалу не планировался. Но по прошествии времени уже можно назвать области, где пригодятся полученные данные. Это и для нас стало своего рода сюрпризом. Выяснилось, что на основе бензодитиадиазинов можно получить серо-азотные радикалы, довольно устойчивые, к которым давно проявляют интерес специалисты.

— Значит, удалось сказать свое слово?

— Я бы заметил — здесь не только наша заслуга. Работу выполняли совместно с Институтом химической кинетики и горения — академиком Ю.Молиным, доктором химических наук Н.Грицан, кандидатом физико-математических наук В.Багрянским. По мнению академика Ю.Молина, эти радикалы перспективны как структурные блоки для получения молекулярных магнетиков.

— Органическая химия работает и на другие науки?

— Органическая ли это химия — некоторые сомневаются. Всем известно — существует химия органическая, неорганическая, элементоорганическая. Гетероатомная химия — она располагается посередине между органикой и неорганикой. Взять, например, типичное органическое соединение — нафталин. Если в нем атомы углерода постепенно заменять на серу и азот, то как раз и получится бензодитиадиазин. Половина молекулы — органика, другая — неорганика. Реакционная способность соединения определяется прежде всего неорганической частью молекулы. Ну, а если продолжать замену, то дойдем до неорганики в чистом виде — катиона (SN)₅₊.

По-видимому, углерод вообще может быть исключен из органической химии без сколько-либо существенного изменения концептуальных и методологических основ. Такая "органическая химия без углерода", отчасти напоминающая улыбку Чеширского кота, без сомнения, принесет много новых результатов фундаментального значения уже в ближайшем будущем. ("Хорошо", — сказал Кот и исчез — на этот раз медленно. Первым исчез кончик его хвоста, а последней — улыбка: она долго парила в воздухе, когда все остальное уже пропало).

Эта идея, и сегодня кажущаяся парадоксальной, не столь уж нова. Можно вспомнить давно известные боразол или карбораны. А серо-азотная гетероатомная органическая химия началась еще сто лет назад с работ Августа Михаэлиса.

— Кто-нибудь из коллег ведет подобные исследования?

— Нет, химией БДТДА никто больше не занимается — ни в стране, ни в мире. Причем, это не как в анекдоте про неуловимого Джо, который неуловим, потому что никому не нужен. Изучать бензодитиадиазины непросто, соединения не очень устойчивы и химически весьма активны. Сами иной раз удивляемся, что они вообще получаются. Антиароматическое сопряжение по циклу, хотя антиароматичность и довольно сильно ослаблена — фактор дестабилизирующий, понижающий устойчивость. К тому же все эти соединения электроноизбыточны — тоже фактор дестабилизирующий. В ходе исследования удалось выяснить, что наши соединения реагируют с одним из тех веществ, что используют для их синтеза. Но за счет того, что образуются они все же быстрее, чем разрушаются, их удается выделить.

— С кем еще, кроме химкинетиков, связывает вас область исследований?

— Работаем с москвичами, расширяются зарубежные контакты, прежде всего благодаря Андрею Викторовичу Зибареву. География сотрудничества — Германия, США, Великобритания, Аргентина, Бельгия, Шотландия. В Эдинбурге, например, вели сложный, дорогостоящий эксперимент — электронографическое исследование структуры молекул в газовой фазе. Результаты опубликованы в престижном европейском журнале.

— Завершен определенный этап работы?

— Мы только в начале пути. Выполненная работа — первое комплексное исследование в области химии бензодитиадиазинов.

* * *

Люди, знающие Александра Макарова, отзываются о нем как об исследователе глубоком, серьезном, дотошном. И увлечение молодого ученого — спелеология — тоже сродни его профессии. Каждый отпуск, а нередко и образовавшийся праздничный длинный выходной проводит он в пещерах, к которым проявляет интерес и как исследователь. Неизведанное всегда манит, и высшее блаженство в том, чтобы сделать свое открытие.