Химия – очень творческая наука

Беседа с директором Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН Александром Анатольевичем Трифоновым, доктором химических наук, членом-корреспондентом РАН – о том, почему эта область химии моложе прочих, почему ИНЭОС всегда считался элитарным институтом, за что академик Кабачник получил Сталинскую премию и почему химик чем-то похож на художника или архитектора.

– В этом году вашему институту исполнилось 65 лет. Юбилей. Давайте вспомним, как всё начиналось.

– Думаю, разговор правильно начать с человека, который этот институт и организовал и имя которого он теперь носит – с академика Александра Николаевича Несмеянова. Это одна из знаковых фигур в российской науке, человек, который очень много сделал для советской науки вообще. Александр Николаевич стал одним из основоположников элементоорганической химии в России и внес огромный вклад в развитие этой науки на мировом уровне. Во-вторых, что касается науки в целом, это человек, который был на протяжении более десяти лет президентом Российской Академии наук. На его президентство пришлось непростое время. Начал при Сталине, кончил при Хрущеве. Сами понимаете, какого уровня мудрости жизненной и политической нужно быть человеком, чтобы пройти через все это. При этом он еще успел побывать ректором Московского университета, именно при нем было построено всем нам известное здание на Воробьевых горах, которое стало одним из символов Москвы. Он принимал в этом самое непосредственное участие, есть фото со стройплощадки, где его можно увидеть.

– Чем вообще интересна элементоорганическая химия?

– Элементоорганическая химия интересна и необычна, потому что это одна из междисциплинарных наук, которая возникла на грани химии органической и неорганической. Комплекс свойств соединений задается и металлом, и органическим окружением. Отсюда этот симбиоз свойств и новое совершенно, непредсказуемое в тот момент свойство. Когда Несмеянов начинал, элементоорганическая химия была совсем молодой, расцветающей наукой, но непростой, потому что она сложна с точки зрения экспериментальной. И неслучайно она начала развиваться позже, чем другие отрасли химии: для того, чтобы иметь возможность ее изучать на хорошем, серьезном уровне, нужен был достаточно высокий уровень экспериментального мастерства, чтоб это все синтезировать. И во-вторых, нужны было достаточно сложные физико-химические методы анализа, приборы, с помощью которых можно все эти соединения охарактеризовать.

Александр Николаевич был человеком космическим, многогранным. Он, например, живописью занимался, стихи писал. Конечно, не это главное, чем он заслужил память поколений. В первую очередь, это великий ученый и великий организатор советской российской науки. И, будучи президентом Российской Академии наук, он создал этот институт. Сегодня мы можем сказать, что эта затея не оказалось пустышкой, как это часто бывает. Вот вы сидите на кресле, которое обтянуто поливинилхлоридной синтетической кожей. Все это делается на основе элементоорганических соединений, потому что все катализаторы, как правило, это элементоорганика. Элементоорганическая химия – это самолеты, машины, холодильники, лекарства. Это наше всё. Она хоть и молодая, но проникла во все сферы жизни человечества.

– Давайте назовем основные этапы деятельности института за эти 65 лет. Что самого важного удалось достичь?

– Наш институт изначально был уникальным. У нас было два больших отдела:  элементоорганический, который имел в большей степени фундаментальную направленность, и полимерный. 50-е годы – это начало бурного роста полимерной химии, когда полимеры пришли на смену стали, металлам, керамикам. Эти два отдела стали нашими двумя китами, определивших дальнейшее развитие института. Сейчас эти отделы тоже есть, хотя добавились и другие. Институт прочно вошел в мировую историю науки, благодаря тем открытиям, которые были сделаны в этих стенах. Во-первых, конечно, это работы самого Несмеянова, который открыл ряд новых химических реакций, разработал новые синтетические подходы к получению элементоорганических соединений. Им был открыт ряд очень важных механизмов, например, таких как рикошетное замещение в металлоценах. Это огромная, глобальная фундаментальная металлоорганическая химия. Далее здесь впервые были синтезированы такие принципиально новые молекулы как карборан. Многие из этих соединений нашли потом широкое применение.

– Например?

– Карборан, например, используется и в создании ракетных и космических топлив, и в терапии онкологических заболеваний. Спектр применения очень широкий. Здесь же была предсказана возможность существования фуллерена и предложена его структура, которая вызвала в свое время бурю эмоций в химической науке. Существование этих молекул впервые было предсказано теоретически в нашем институте, потому что у нас в свое время была мощная школа химиков-теоретиков. У нас была получена новая аллотропная форма углерода – карбин. Одно из ярчайших достижений нашего института – это работы академика М.Е. Вольпина и его ученика В.Б. Шура. Это работы в области фиксации азота, которые получили международное признание. Мы были одними из первых в мире, кому удалось это сделать. Известно, что молекула азота очень инертная, и чтобы восстановить её до аммиака в промышленности, требуются огромные температура и давление. А здесь были разработаны такие соединения, которые в мягких условиях, при комнатной температуре, при атмосферном давлении восстанавливали молекулу азота до уровня аммиака или гидразина.

В том, что касается прикладной стороны вопроса, тут большую лепту внес наш полимерный отдел. У нас работал академик Кузьма Андрианович Андрианов, который стал одним из основоположников полисилоксановой, да и вообще кремневой химии в нашей стране. Это направление имеет огромный спектр промышленных применений. Все силиконовые и силоксановые соединения разрабатывались под его руководством. Его школа до сих пор жива в институте. Лаборатория успешно работает, её возглавляет академик Азиз Мансурович Музафаров.

Академик В.В. Коршак, работавший в нашем институте, внес большой вклад в развитие российской полимерной химии. Здесь, в институте были разработаны новые подходы к синтезу новых классов полимерных соединений. Причем это полимерные соединения со специфическими физико-химическими, механическими свойствами, которые могут применяться и как функциональные, и как конструкционные материалы.

Наш институт известен также благодаря своей школе фторной химии, созданной академиком И.Л. Кнунянцем. Это химия, которая имеет прямое отношение к жизни, к сельскому хозяйству, к здравоохранению. Ведь очень многие фторорганические соединения являются биологически активными. Нельзя забыть и нашу школу химиков-фосфорщиков, которая была создана академиком Мартином Израилевичем Кабачником. Совершенно был выдающийся человек. Одну из своих Сталинских премий он получил за то, что во время войны расшифровал формулу отравляющих химических веществ, которые применялись немецкой армией. Потом были разработаны наши аналоги.

– То есть, ваш институт абсолютно выдающийся.

– Именно так. Мы своей историей всегда гордились. И, несмотря на доминирующий фундаментальный акцент в исследованиях, наш институт всегда был очень близок к жизни. У нас были очень тесные контакты и с военными, с авиационной промышленностью. То есть это институт, который реально полезен и нужен. Например, в конце 60-70-е в нашем институте была разработана так называемая «голубая кровь» – знаменитый заменитель крови перфторан.

– А как обстоят дела сейчас?

– Институт вошел в первую категорию. Мы в верхушке топ-листа по своей публикационной активности, не только по числу, но и по качеству. Несмотря на всё то, что произошло с российской наукой, до сих пор институт в сфере элементоорганической, металлоорганической химии занимает важное место, имеет свое международное реноме. У нас остались мощные школы, которые несколько трансформировались, но по-прежнему развивают совершенно новые, прорывные вещи. Институту по-прежнему есть чем гордиться.

– Какие задачи вы сейчас решаете?

– У нас есть несколько лабораторий, которые очень успешно занимаются катализом. Продолжаются работы по восстановлению азота в мягких условиях. У нас есть лаборатории, которые занимаются синтезом физиологически активных веществ с выходом на новые препараты, как сейчас принято говорить, для тераностики. То есть это и терапия, и диагностика. Есть совместные работы по разработке препаратов для терапии онкологических заболеваний. Или очень важный проект, в рамках которого разрабатываются экстрагенты для разделения f-элементов. Грубо говоря, для переработки отработанного ядерного топлива. Тут получены очень интересные результаты.

– Давайте поговорим о той области науки, которой занимаетесь лично вы и вам она близка.

– Я металлоорганик, изначально синтетик, начинал работать в синтетической металлоорганической химии. Это синтез новых классов соединений лантаноидов, металлов 4f-ряда. Химия эта начала развиваться достаточно поздно, потому что она очень капризная и экспериментально сложная. Да и сами по себе эти элементы в чистом виде были выделены только к началу 20 века. И по сравнению с химией остальных элементов, металлоорганическая химия этих соединений находилась в совершенно зачаточном состоянии. Но было очень интересно. К настоящему моменту в этой области был сделан огромный прогресс. Все основные сливки сняты, уже понятно, какие классы мы можем получать, какие у них особенности, в чем отличие от d-переходных металлов. Настал период понимания, обобщения, который дает возможность понять, а для чего же они могут быть полезны. И выяснилось, что этих применений очень много, они разнообразны, чтоб не сказать безграничны.

– Какие из них самые актуальные?

– Сейчас в моей лаборатории несколько проектов. Все крутится вокруг химии лантаноидов. Это в первую очередь проекты каталитические. Получаемые нами соединения позволяют проводить те реакции, которые не идут в природе даже в жестких условиях. Мы можем каталитически проводить образование химической связи углерод-углерод, углерод-гетероэлемент. Это очень важно с  точки зрения развития «зеленой» химии. Мы можем получать жизненно важные классы соединений, и в том числе биологически активные, основываясь на безотходных природосберегающих технологиях. Это очень интересно, во-первых, и с точки зрения фундаментальной.

Последнее моё увлечение – мы стали заниматься химией кальция, который я раньше считал абсолютно неинтересным элементом. Его 3% процента в коре Земли находится, он содержится в меле, гипсе и т.д. Но оказалось, что на соединениях этого обыденного металла можно делать потрясающие каталитические превращения.

Одна из последних таких интересных работ – реакции межмолекулярного гидрофосфинирования непредельных соединений. Мы делаем фосфорорганические соединения, исходя из PH₃. Это подход, интересный с точки зрения экологии. Реакции, которые мы используем, атомэкономны. То есть, все атомы, которые мы взяли в реакцию, находятся в продукте, у нас нет отходов.

– Ничего лишнего.

– Да, ничего лишнего. Благодаря этому подходу мы также можем уйти от хлорных технологий синтеза фосфорорганических веществ. Хлорировать – это всегда опасно.

У нас есть блок работ по синтезу новых высоко реакционноспособных соединений. Например, алкильных, гидридных производных лантаноидов, это достаточно важная фундаментальная задача. И, опять же, с перспективой их дальнейшего использования в решении уже прикладных задач.

Еще очень важный проект, который мы уже несколько лет развиваем совместно с моими друзьями и коллегами из университета Монпелье во Франции – это мономолекулярные магнетики. Это проект, который, наверное, ближе всех к жизни. Речь идет о создании новых соединений, пригодных для записи, хранения и обработки информации на молекулярном уровне. Это поможет свести объем всех наших компьютеров и прочих гаджетов до совершенно микроскопических размеров.

Это новая для меня область, которая развивается благодаря сотрудничеству со специалистами в области магнетохимии. Вообще перед нами стоит множество увлекательных задач, реализуя которые, можешь почувствовать себя творцом. Химия – это очень творческая наука. Наша элементоорганическая – особенно. Будучи наукой точной, на самом деле она ближе всего стоит к искусству – к архитектуре, к скульптуре. Допустим, ты придумал молекулу, которая, по твоему пониманию, должна обладать определенным комплексом нужных тебе свойств. Потом ты разрабатываешь методы, пытаешься ее синтезировать, тебе надо ее выделить, охарактеризовать. Это ужасно увлекательный процесс.

– А потом на ее основе получается лекарство, которое спасает миллионы людей.

– Либо лекарство, либо материал, либо ножка для стула. Но что-то нужное получается. И когда я мотивирую молодежь заниматься наукой, всегда говорю об этом.

– Получается мотивировать? У вас много молодежи?

– Мне грех жаловаться, у меня молодая лаборатория. И весь наш институт наполнен молодыми, энергичными творческими кадрами. Много ребят хороших, которым интересно работать. Они с утра к тебе приходят и говорят: «А я вот подумал…» Это очень радует. И тоже мотивирует.