Академик О.Н. Чупахин: "Оргсинтез плодотворен, если им занимаются люди нравственные"

В 2007 году выдающийся российский химик-органик стал лауреатом сразу двух престижных наград — Демидовской и премии «Триумф». Академик О.Н. Чупахин — создатель нового научного направления по изучению нуклеофильного ароматического замещения водорода, автор первого в мировой литературе обзора по этой проблеме («Успехи химии», 1976) и первой книги (в соавторстве с В.Н. Чарушиным и Хенком ван дер Пласом). Демидовский лауреат — основатель и первый директор Института органического синтеза имени академика И.Я. Постовского (сегодня Олег Николаевич — научный руководитель ИОС), председатель объединенного ученого совета по химическим наукам УрО РАН и диссертационного совета при УГТУ-УПИ. Следуя традициям, заложенным академиком И.Я. Постовским, Олег Николаевич создал плодотворно работающую школу химиков-органиков. Он инициировал исследования антибиотиков фторхинолонового ряда, разработку нового семейства противовирусных препаратов — азолоазинов, в том числе триазавирина, активного в отношении различных вирусов гриппа, включая птичий. При его активном участии завершены работы по освоению созданного в ИОС оригинального противоопухолевого препарата лизомустина. Обо всех этих исследованиях и их результатах «Наука Урала» не раз подробно сообщала. Поэтому в «демидовском» интервью мы решили, с одной стороны, остановиться на менее известных моментах научной биографии лауреата, с другой — коснуться общих вопросов, в частности роли химии в нашей жизни.


 

   — Олег Николаевич, расскажите, пожалуйста, о самом начале научной работы. Почему вы стали химиком?

   — «Врожденного» интереса к химии у меня не было. Я собирался стать врачом, потому что в нашей семье были доктора — старшая сестра и ее муж. Но вскоре увлекся химией благодаря учительнице моей 59-й свердловской школы. У меня была золотая медаль, поэтому я просто отнес документы на химфак УПИ и был зачислен без экзаменов. Специализировался на кафедре технологии органического синтеза, где в свою очередь была еще более узкая специализация «химия лекарственных веществ». Со второго курса я работал на кафедре аналитической химии, и первая моя научная публикация была по аналитической химии («Труды УПИ» за 1956 г.). По распределению я попал в Институт стандартных образцов, где проработал полгода как аналитик. Вскоре профессор Зоя Васильевна Пушкарева, заведовавшая кафедрой технологии оргсинтеза, пригласила меня обратно в УПИ на должность инженера-исследователя, затем я поступил в аспирантуру. Причем все шло не так уж гладко. В течение года я занимался темой, которая почему-то не шла. Я даже хотел уйти из аспирантуры, тем более что уже имел предложение о работе на электрохимическом комбинате в Свердловске-44 (ныне Новоуральск). Однако Зоя Васильевна убедила меня, что не стоит торопиться, и дала две недели на обдумывание новой темы. После многочасовых сидений в библиотеке мне удалось ее найти. В результате я защитил кандидатскую диссертацию по реакциям и производным хинальдина.

   У меня было две научных школы: одна короткая — у Пушкаревой, другая — у Исаака Яковлевича Постовского. Зоя Васильевна была талантливым ученым, но у нее оставалось мало времени на науку и руководство аспирантами, она возглавляла Свердловское отделение общества «Знание», была депутатом Верховного Совета СССР, членом обкома партии и т.д. Ее метод воспитания научной молодежи заключался в предоставлении полной самостоятельности: аспиранта надо бросить в воду — если выплывет, значит, будет толк. Академик Постовский придерживался противоположного метода. Он был человеком обстоятельным, пунктуальным, продумывал каждый шаг научной работы. Очень строго относился к результатам экспериментов, даже промежуточных, к их чистоте и достоверности. Я очень многому у него научился, и не только в плане науки. Основатель органической химии на Урале был энциклопедически образованным человеком, знал несколько языков — английский, немецкий, французский, итальянский. Исаак Яковлевич заведовал тогда кафедрой органической химии. Он пригласил меня своим заместителем, чтобы я помогал ему в решении организационных вопросов, и я согласился. Позже я сменил его на посту заведующего.
 

— Как вы обратили внимание на реакции ароматического нуклеофильного замещения водорода, которые теперь признаны во всем мире?
 

— На самом деле мы наткнулись на них случайно в ходе обычных академических исследований ароматических углеводородов. (Кстати, они получили такое название, потому что первые их представители, например бензол, приятно пахли, а название последнего в свою очередь произошло от слова «бензоэ» — это смолка, выделенная из дерева Styrax benzoin.). Первоначально мы не рассматривали превращения ароматических соединений как реакции нуклеофильного замещения водорода, как не рассматривал их в таком качестве и московский профессор Алексей Евгеньевич Чичибабин, который в 1914 году открыл реакцию аминирования пиридина амидом натрия — один из первых примеров нуклеофильного замещения водорода. Досконально изучив эти реакции, мы обнаружили, что водород вытесняется не в виде отрицательной частицы, как считали раньше, а в виде протона, т.е. положительно заряженной частицы. При замещении атома водорода напрямую нуклеофилом в качестве побочного продукта выделяется вода.
 

За тридцать лет исследований, который горячо поддержал академик Постовский, мы выявили общие черты механизма превращений ароматических углеводородов, установили прогностические признаки реакционной способности, элементарные акты, побочные и аномальные процессы, разработали новые синтетические приемы и методы. Осмысление накопленного экспериментального, расчетного и литературного материала позволило сделать вывод, что S_N^H реакции представляют собой фундаментальное свойство ароматических соединений. Синтетическая методология S_N^H оказалась исключительно плодотворной, она позволила создавать связи углерод — углерод, а также связи углерода с другими элементами, конструировать вещества самых разнообразных классов. Среди них лекарственные средства, люминофоры, полимеры, высокоэнергетические соединения.
 

— Исследуя S_N^H реакции, вы шли вразрез с общепринятой до 70-х годов прошлого века точкой зрения, согласно которой нуклеофильное замещение водорода невозможно. Заставляло ли неприятие ваших идей сомневаться в правильности выбранного пути?
 

— Сомневаться — нет, но и не способствовало развитию исследований. Мало того, что над нами посмеивались на конференциях, где мы докладывали о своей работе, даже в издательствах из наших статей иногда выбрасывали символ S_N^H. А вот то, что в учебниках черным по белому было написано, что реакций нуклеофильного замещения водорода не существует, сыграло положительную роль. Благодаря такому утверждению нам досталось нетронутое поле исследований, на которое никто не претендовал.
 

Очень быстрое признание в стране и за рубежом S_N^H методология получила после того, как в 1994 году в Нью-Йорке вышла наша книга «Нуклеофильное ароматическое замещение водорода». В ее издании нам очень помог голландский профессор Хенк ван дер Плас. Познакомились мы с ним так. В 1981 году Валерий Николаевич Чарушин в рамках обмена молодыми учеными отправился на стажировку в Аграрный университет Вагенингена, ректором которого был тогда ван дер Плас. Оказалось, что голландцы тоже занимаются подобными реакциями, хотя никогда не рассматривали их как нуклеофильное замещение водорода. Многие годы мы вели совместные исследования с группой ван дер Пласа, и однажды я предложил вместе написать книгу. Дело это было непростое: я писал на русском, Чарушин — на английском, он же переводил мою часть, а наш голландский коллега осуществлял общую редакцию. Он очень помогал и организационно. Когда мы приезжали в Вагенинген, нам выделяли помещение для работы с телефоном, компьютером, принтером, ксероксом. В библиотеке мы имели доступ ко всем журналам, электронным базам. Добрые отношения с голландским ученым сохранились у нас до сих пор, я хорошо знаю его семью, он бывал в Екатеринбурге, встречаемся мы и на международных конференциях.
 

Что касается учебников, то в современных изданиях реакции нуклеофильного замещения водорода уже отражены, есть ссылки на наш обзор и книгу.
 

— Другое важное направление ваших исследований — работы в области медицинской химии. Значит, остался возникший в юности интерес к медицине?
 

— Остался. Как уже говорилось, и на химфаке я специализировался по химии лекарственных веществ. Радует, что наши разработки «не лежат на полке». Опытные партии пефлоксацина, одного из антибиотиков фторхинолонового ряда, после многолетних комплексных испытаний выпущены на Волгоградском опытном заводе РАН. По контракту с корейской компанией «Самсунг» разработан и запатентован в Японии способ синтеза левофлоксацина — фторхинолона последнего поколения. Противовирусный препарат триазавирин прошел полный цикл доклинических испытаний, в Институте органической химии смонтирована пилотная установка для отработки технологии и изготовления опытных партий. Эти работы поддерживаются губернатором и правительством Свердловской области, министерством образования и науки РФ, в их выполнении участвует уральский инвестор — завод «Медсинтез». Противоопухолевый препарат лизомустин выпускается сейчас в виде малых партий в самом институте и направляется в лечебные учреждения. На заводе «Медсинтез» началось освоение его промышленного выпуска.
 

— Сегодня о продуктах синтетического происхождения нередко пренебрежительно говорят: ну, это же сплошная химия. Если речь идет о предпочтении натурального сока пепси-коле, то это вполне справедливо. Однако во многих областях нашей жизни без химии не обойтись...
 

— Разумеется. Взять хотя бы медицину — как ни хороши травы, воспаление легких или тяжелую инфекцию ими не вылечишь. Резиновые изделия, упаковочные материалы, косметика, парфюмерия — все это продукты всемогущего органического синтеза. Конечно, химические предприятия и их продукция, например, полиэтиленовая пленка, изделия из пластика, серьезно загрязняли и продолжают загрязнять окружающую среду во многих странах, в том числе и в России. Этим и вызвана хемофобия, распространившаяся в последнее время в нашем обществе. Однако претензии надо предъявлять не только к химикам, но и к государству, которое призвано создавать условия для экологически чистого производства. Химия страшна не сама по себе. Как и в случае с атомной энергией, все зависит от того, как используются научные результаты и основанные на них технологии. В Швейцарии крупнейший фармакологический комбинат располагается в центре города. Еще недавно Рейн был европейской помойкой, а теперь его очистили, и не без помощи химиков. Если раньше ученые стремились создать полиэтилен, который не подвергается воздействию ни света, ни воды, ни высокой температуры, то теперь разрабатываются материалы, которые разлагаются микроорганизмами под действием солнечных лучей.
 

В XX веке в основном применялись такие технологии переработки ароматического сырья, когда вначале вводился остаток агрессивного реагента, чаще всего хлора, а затем вытеснялся и замещался нужной группой. В этом смысле S_N^H процессы имеют преимущество перед традиционными, поскольку в них происходит прямое вытеснение водорода, как правило, в виде воды.
 

Безусловно, химики должны избегать процессов, связанных с загрязнением окружающей среды. Это кредо современной зеленой химии, которая стала распространяться и в России. Недавно издан сборник «Green Chemistry in Russia» («Зеленая химия в России»). В сентябре нынешнего года на теплоходе «Москва — Санкт-Петербург» пройдет конференция по зеленой химии, которую проводит IUPAC — Международный союз чистой и прикладной химии.
 

Вообще внимание к экологическим последствиям, отказ от «грязных» технологий — это не только практическая проблема, но и вопрос нравственного выбора ученого.
 

Сегодня наша наука приобретает новое звучание в связи с появлением супрамолекулярной химии, которая непосредственно связана с разработкой нанотехнологий. Здесь важно, чтобы в реакционной смеси было поменьше посторонних примесей, потому что супрамолекулы захватывают эти примеси, и от них потом трудно избавиться. Для решения этой проблемы можно успешно применять S_N^H методологию.
 

Беседу вела Е. ПОНИЗОВКИНА
Фото С. НОВИКОВА