В загадочном мире молекул
Иркутский институт химии им. А.Е.Фаворского Сибирского отделения Российской академии наук, до недавнего времени Иркутский институт органической химии, - один из первых академических институтов Восточной Сибири. Он основан в 1957 году по постановлению президиума АН СССР. Институт быстро выдвинулся на передовые позиции мировой химической науки в области химии ацетилена и кремния. Эти два научных направления остаются главными в институте и по сей день. Первое из них разрабатывается под руководством академика Бориса Александровича Трофимова, а второе возглавляет академик Михаил Григорьевич Воронков. В результате в институте созданы и динамично развиваются две крупнейшие российские химические школы - академика Трофимова и академика Воронкова, работы которых принесли институту мировую известность.
Сегодня наш корреспондент Борис Абкин беседует с доктором химических наук, профессором
Ниной Кузьминичной Гусаровой, ветераном школы.
— Нина Кузьминична, школа Бориса Трофимова — один из немногих научных
коллективов мира, в котором традиционно проводятся фундаментальные и
широкомасштабные исследования по химии ацетилена и его производных. Но
почему выбран именно ацетилен?
— Дело в том, что ацетилен — это наиболее универсальный строительный
блок, применяемый в тонком органическом и элементоорганическом
синтезе. До семидесятых годов прошлого века ацетилен представлял
собой основное химическое сырье, однако впоследствии он был заменен на
более дешевый этилен, получаемый на основе нефти и природного газа.
Но, как и предсказывалось многими экономистами-аналитиками,
ситуация в настоящее время стала изменяться кардинальным образом.
Очевидно, что времена дешевого этилена проходят, поскольку нефть
дорожает с каждым днем. Поэтому ацетилен, получаемый из угля,
огромные запасы которого остались практически неразработанными,
имеет все шансы вернуться в «большую химию».
К тому же в тонком органическом синтезе ацетилен никогда не терял
своих позиций — он только расширял сферы своего применения. Откройте
любой отечественный или зарубежный журнал по органической химии,
синтезу лекарств или материалам для новейших электронных технологий,
и примерно в каждой пятой статье увидите структурные формулы
молекул с тройными связями между атомами углерода. Это соединения
ацетилена. На базе ацетилена можно синтезировать почти все, что
сегодня производится химической и химико-фармацевтической
промышленностью, причем ацетилен гораздо активнее этилена и
пропилена и потому более удобен для органического синтеза. Таким
образом, исследования школы Бориса Трофимова — это не только
настоящее, но и будущее органической химии.
— Как пришел в химию Борис Трофимов и какие наиболее яркие результаты
получены им и его учениками?
— Химию будущий академик полюбил еще в школе, в чем была огромная
заслуга талантливого учителя и педагога Владимира Захаровича Когана,
который открывал своим ученикам чарующий и загадочный мир молекул,
атомов и электронов. Невидимые и в то же время вездесущие, они
составляют основу всего, что нас окружает: солнца, луны, звезд, ветра,
дождя, снега, цветов, живых организмов, а также наших мыслей и
устремлений… И все это — игра, причуды и фантазии молекул, их
метаморфозы, подчиняющиеся божественным законам. Борис
Александрович хотел знать эти законы, мечтал проникнуть во
внутреннюю жизнь молекул и понять их поведение. Зачем? Чтобы
самому создавать новые молекулы, соединять эти молекулы друг с другом
и получать новые субстанции, обладающие нужными свойствами, а
также понять, каким образом сложное природное соединение может
быть собрано из более простых. Поэтому неудивительно, что после
школы (он окончил иркутскую среднюю школу N 11 с золотой медалью)
Борис Трофимов становится студентом химического факультета
Иркутского государственного университета.
В университете Борис Александрович учится азартно, увлеченно, упорно,
глубоко постигая азы химических наук. Он уже тогда крепко и
на всю жизнь прикипает сердцем к органическому синтезу, считая его
наиболее созидательной и плодотворной сферой человеческой
деятельности. Закончив в 1961 году университет и получив диплом с
отличием, Борис Александрович начинает работать в нашем
институте, с которым связана вся его дальнейшая творческая судьба и в
котором он прошел путь от старшего лаборанта до доктора химических
наук, профессора, академика РАН, директора института и создал свою
научную школу. Среди его учеников — 25 профессоров и докторов наук и
более 60 кандидатов наук.
Школа Бориса Александровича Трофимова систематически, уже более 30 лет, развивает
химию ацетилена и его производных, изучает общие закономерности фундаментальных
реакций этих соединений. Для чего? Чтобы открыть и разработать новые реакции,
новые методы и технологии для получения новых полезных веществ с заданными
свойствами.
Нашей школой развит новый принцип повышения эффективности и скорости
изучаемых процессов за счет использования специальных веществ (катализаторов-
ускорителей), что привело не только к получению новых фундаментальных знаний и
открытию новых законов, но и к созданию новых технологий и нужных продуктов и
материалов.
Среди наиболее известных новых реакций, открытых и разработанных нашей
школой, — синтез из ацетилена пирролов — чрезвычайно важных веществ, молекулы
которых являются ключевыми фрагментами таких жизнеобеспечивающих систем, как
гемоглобин и хлорофилл. Эта реакция вошла в монографии и учебники под именем реакции
Трофимова. Поучительна история ее открытия. В начале семидесятых годов Борис
Александрович попросил молодого кандидата наук Альбину Ивановну Михалеву (ныне
— профессор, руководитель большой научной группы) провести химический опыт и
синтезировать одно вещество с помощью ацетилена и специальных катализаторов-
ускорителей. Альбина Ивановна получила продукт, который не имел ничего общего с
ожидаемым. Первым намерением у исследователей в таких случаях, бывает зачастую
желание прекратить дальнейшие исследования. Однако Борис Александрович всегда
советует: ищите необычное, неожиданное, экстраординарное в любом обычном
эксперименте. Никогда не выбрасывайте нежелательный продукт — за ним может
стоять открытие.
Действительно, более тщательное изучение показало, что полученное Альбиной
Ивановной вещество относится к другому классу соединений (к классу пирролов).
Абсолютная неожиданность! Дальнейшие исследования подтвердили, что открыт новый
общий метод синтеза этих нужных веществ, обеспечивающий кратчайший, а значит,
более дешевый, способ их получения. Сейчас реакцией Трофимова синтезированы сотни
новых полупродуктов для получения лекарств и материалов для оптоэлектроники,
например, для создания современных жидкокристаллических видеоэкранов и дисплеев.
Еще одно научное направление школы Бориса Трофимова, ориентированное на
лекарственные вещества, развивается в группе доктора химических наук Анастасии
Григорьевны Малькиной на базе производных ацетилена — синтетических
предшественников многих лекарственных препаратов, активных против ВИЧ-инфекции,
витаминов и антибиотиков. За эти исследования Борис Трофимов и Анастасия Малькина
были отмечены в 1997 году одной из самых престижных премий Российской академии
наук — премией имени А.М. Бутлерова.
В последние годы в нашей группе под руководством Бориса Александровича развито
новое научное направление — химия фосфорорганических веществ, получаемых из
элементного фосфора с помощью специальных, разработанных нами приемов и условий.
В итоге мы сейчас легко синтезируем ранее труднодоступные продукты, используемые в
химической промышленности для повышения эффективности и скорости химических
процессов; необходимые материалы для оптических компьютеров (в миллионы
раз быстрее существующих); вещества, помогающие извлекать золото, серебро и другие
ценные металлы из руд; добавки, снижающие горючесть полимеров, тканей и других
материалов.
Среди практически важных разработок нашей школы следует также отметить
создание новых удобных путей получения душистых веществ (например, цитраля —
душистое вещество лимона и апельсина), витаминов, действующего начала золотого
корня, красителей, ракетных топлив, присадок к бензину, снижающих его расход,
эпоксидных клеев нового поколения для микроэлектронных устройств, пестицидов,
материалов для солнечных и литиевых батарей. В последние два года бывший аспирант
Бориса Александровича, а теперь его заместитель по науке, профессор Валерий
Константинович Станкевич активно внедряет новые противогололедные композиции,
созданные на базе местного сырья и уже прошедшие успешные испытания на дорогах
Приангарья.
— Чем подтверждается признание и авторитет школы Трофимова в научном
мире?
— Приоритет школы в области открытия и развития фундаментальных реакций
ацетилена и его производных признан в американской химической энциклопедии и в
известной монографии по химии ацетилена, а также подтверждается обзорами и
статьями в ведущих отечественных и международных журналах. Борис Трофимов
неоднократно приглашался пленарным докладчиком на международные конференции;
устные доклады представителей школы звучали на самых представительных
конференциях мира. О многом говорят также высокие индексы цитируемости работ
школы.
Исследования научного лидера школы широко известны в нашей стране и за
рубежом. Он является автором и соавтором более 900 основных научных работ, 50
обзоров, более 500 изобретений, 9 монографий, некоторые из них изданы за рубежом
(полный список его публикаций — за 2000 наименований). Только за последние 5 лет им
опубликовано 200 научных статей в ведущих российских и зарубежных журналах, глава в
монографии и 13 обзоров.
Открытие реакции Трофимова стимулировало развитие химии пирролов как в
России (Москва, С.-Петербург), так и в других странах (США, Англия, Франция).
Разработанный в нашей школе концептуально новый метод активации элементного
фосфора привел к возникновению интереса к этой области в других странах, например в
Голландии.
Исследования школы трижды завоевывали премии СО АН СССР — за
фундаментальные (1984, 1990) и прикладные (1985) исследования, отмечены премиями
Международной академической издательской компании «Наука» (1997, 1998).
Изобретательская деятельность школы удостоена золотой, серебряной и двух
бронзовых медалей ВДНХ. В 2003 году руководителю школы была оказана честь
провести 59-е Менделеевское чтение и вручены медаль и диплом Менделеевского чтеца.
Среди представителей школы — лауреаты государственной научной стипендии (Н.
Гусарова, С.Арбузова, М.Никитин), лауреат премии им. академика Н.Н. Ворожцова ( С.
Арбузова). Грантодержателями президентского конкурса 2003-2005 годов являются
А.Деменев и С.Арбузова, которая была также руководителем гранта Лаврентьевского
конкурса молодежных проектов СО РАН.
— Каковы основные принципы работы школы Бориса Александровича
Трофимова?
— Стиль работы лидера школы — выдающегося ученого, блестящего
лектора и талантливого педагога, — это, прежде всего, критичное
отношение к результатам собственных исследований, знание
достижений своих коллег, уважение к мнению любого сотрудника
(независимо от занимаемой должности, ученой степени и возраста) во
время научных дискуссий и в ходе повседневного общения. Борис
Александрович считает, что исследовательская работа — это всегда
коллективное творчество, своего рода мозговая атака.
Исследовательские задачи (идеи) обычно формулируются им совместно с
руководителями групп, однако каждый сотрудник отдельной группы и
всей лаборатории 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, и лучший способ обучения молодых ученых и аспирантов,
когда профессора делятся своими знаниями, опытом и интуицией с
молодежью, используя конкретные, возникающие в ходе эксперимента
ситуации, совместно решая методические проблемы.
О постоянном росте научной квалификации представителей школы и о
наличии в ней нескольких поколений и связок учитель — ученик может
свидетельствовать, например, тот факт, что за последние три года
пятеро учеников основателя школы защитили докторские диссертации, а
шестеро аспирантов — кандидатские диссертации, выполненные под
руководством представителей школы первого и второго поколений.
Школа поддерживает тесную связь с иркутскими вузами. Студенты приходят в
лаборатории иногда уже с первых курсов, выполняют здесь курсовые и дипломные
работы. Учреждена стипендия им. А.Е. Фаворского для студентов химического
факультета Иркутского госуниверситета, успешно сочетающих учебу в
госуниверситете с научной деятельностью. В школе неукоснительно соблюдается
правило: заканчивать аспирантуру защитой диссертаций.
Таким образом, наша школа является не только генератором новых научных идей
и знаний, инкубатором высоких технологий, но и кузницей высококвалифицированных
научных кадров — талантливых ученых для научно-исследовательских учреждений и
инновационных фирм, руководителей химических, технологических и фармацевтических
объектов, профессоров и доцентов для высших учебных заведений.