Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева

Кин Сэм

Ноулз догадался применить родиевый катализатор. Катализаторы разгоняют химические реакции до таких скоростей, которые сложно даже представить на бытовом уровне. Некоторые катализаторы увеличивают скорость реакции в миллионы, миллиарды и даже триллионы раз. Родий придает реакциям очень большую скорость, и Ноулз обнаружил, что единственного атома родия достаточно, чтобы придать объем практически бесконечному числу плоских молекул. Поэтому он поместил родий в центр молекулы хирального соединения, создав хиральный катализатор.

Основная сложность заключалась в том, что и хиральный катализатор с родиевым атомом, и взаимодействующие плоские молекулы были очень громоздкими. Поэтому, когда они приближались друг к другу для взаимодействия,

они напоминали двух тучных животных, пытающихся спариться. Оказалось, что хиральное соединение может внедрить свой родиевый атом в плоскую молекулу лишь из одного положения. И в этом положении «ноги» и «живот» молекулы будут мешать, поэтому она сможет развернуться в трехмерную структуру лишь в одном направлении.

Из-за этого маневренность в ходе молекулярного соития сильно ограничивалась, но ведь в реакции участвовал родий, способный радикально ее ускорить. Таким образом, для решения задачи Ноулзу требовалось устранить лишь одну сложную проблему – создать такой родиевый катализатор – и спокойно собирать урожай правильно сориентированных молекул.

Шел 1968 год, когда Ноулз положил начало современному синтезу лекарственных препаратов. Позже, в 2001 году, ученый был удостоен за это Нобелевской премии по химии.

Так совпало, что тем лекарством, которое Ноулз получил на своем родиевом катализаторе, был леводигидроксифенилаланин, или леводопа, известное благодаря книге Оливера Сакса «Пробуждения». В этой книге подробно рассказано, как леводопа в 1920-е годы пробудила восемьдесят пациентов, у которых в результате длительного летаргического энцефалита (Encephalitis lethargica) развилась тяжелая форма болезни Паркинсона. Все восемьдесят находились на стационарном лечении, многие провели по четыре десятилетия в состоянии помутнения рассудка, некоторые пребывали в непрерывной кататонии. Сакс описывает их так: «абсолютно лишенные энергии, побуждений, инициативы, мотиваций, аппетита, эмоций или желаний… столь же бесплотные, как привидения, столь же пассивные, как зомби… потухшие вулканы» [99] .

99

С «потухшими вулканами» больных летаргическим энцефалитом сравнил не Оливер Сакс, а Константин фон Эюономо, впервые описавший эту болезнь. – Прим. пер.

К 1967 году Сакс достиг больших успехов в лечении леводопой больных, страдающих болезнью Паркинсона. Леводопа является предшественником дофамина – вещества, вырабатываемого в головном мозге. Как и пронтозил, исследованный Домагком, леводопа должна быть «биологически активирована» в организме. Но разделить левосторонние и правосторонние варианты этой молекулы было сложно, и стоимость препарата достигала 5000 долларов за фунт. И вдруг как раз в 1968 году стоимость леводопы начала стремительно снижаться – Сакс не понимал почему, сочтя это событие настоящим чудом. Прорыв Ноулза буквально развязал Саксу руки, он вскоре начал лечить в Нью-Йорке своих кататонических пациентов леводопой. В своей книге Сакс пишет: «Весной 1969 года, неправдоподобно, неожиданно и непредсказуемо, эти вулканы начали извергаться».

«Вулканическая» метафора очень точная, поскольку не все последствия приема препарата оказались положительными.

У некоторых людей развился гиперкинетический синдром, характеризующийся гиперактивностью, у других начались галлюцинации, третьи стали глодать предметы, как животные. Но эти люди все равно гораздо лучше чувствовали себя в этом состоянии, чем в состоянии овоща. Сакс вспоминает, что члены семей и больничный персонал уже долго считали этих людей «практически мертвыми» и даже некоторые из больных уже ощущали себя умершими. Так еще раз подтвердилось замечание Пастера о живительных свойствах веществ, обладающих нужной хиральностью.

11. Элементы-обманщики

Никто и подумать не мог, что такой обычный сероватый металл, как родий, однажды поможет создать столь чудесное лекарство, как леводопа. Даже после долгих веков развития химии элементы не перестают нас удивлять, преподнося как приятные, так и неприятные сюрпризы. Элементы могут нарушить наше бессознательное «автоматическое» дыхание, исказить наши ощущения и даже, как йод, изменить наивысшие человеческие способности. Да, химики хорошо изучили многие свойства элементов, такие как температура плавления и распространенность в земной коре. В 2804-страничном фолианте «Справочник по химии и физике» (Handbook of Chemistry and Physics) – святыне всех химиков – перечислены значения всех физических параметров всех химических элементов с невероятным количеством знаков после запятой. На атомном уровне элементы действительно ведут себя предсказуемо. Но как только мы вступаем в биологический хаос, элементы не перестают нас изумлять. Даже тривиальные элементы, встречающиеся нам в повседневной жизни, могут подкинуть кое-какие неприятные сюрпризы, если окажутся в необычной среде.

19 марта 1981 года пятеро техников сняли панель с корпуса тренировочного корабля в штаб-квартире NASA на мысе Канаверал и вошли в забитую аппаратурой заднюю камеру над двигателем. Только что закончился тридцатитрехчасовой «день» – пробный старт прошел безукоризненно. Агентство было вполне уверено в исправности «Колумбии» – самого современного из когда-либо созданных космических шаттлов. В 1981 году кораблю предстояло отправиться в свой первый полет. Вся сложная работа уже была окончена, усталые, но довольные техники залезли в отсек, чтобы выполнить самую что ни на есть рутинную проверку систем. Через считаные секунды они подозрительно тихо выползли оттуда.

На тот момент NASA удавалось избегать смертельных случаев в космосе и на Земле после 1967 года, когда трое астронавтов сгорели заживо во время тренировок перед полетом «Аполлона-1». В 60-е годы NASA, вечно озабоченное сокращением расходов, использовало для дыхания астронавтов лишь чистый кислород, а не воздух (как известно, воздух почти на 80 % состоит из азота, который в данном случае является бесполезным грузом). К сожалению, как пришлось признать инженерам NASA в подготовленном в 1966 году техническом отчете, «в чистом кислороде горение происходит быстрее и при более высокой температуре, так как отсутствует “разбавляющий” его атмосферный азот, абсорбирующий часть тепловой энергии и косвенно участвующий в горении». По мере того как атомы в молекулах кислорода (O₂) впитывают тепло, они диссоциируют и начинают яростно захватывать электроны у окружающих элементов. Из-за этого разгоняется своеобразная «волна», под действием которой пожар разгорается. Кислород не приходится долго «провоцировать». Некоторые инженеры волновались, что даже статическое электричество, накапливающееся в застежках-липучках на костюмах астронавтов, может поджечь активный чистый кислород. Тем не менее этот отчет завершался следующим заключением: хотя «инертный газ можно рассматривать как средство для снижения воспламеняемости… использовать такие инертные присадки не только излишне, но и очень сложно».

Да, это утверждение действительно справедливо в космосе, где атмосферное давление отсутствует и даже небольшого объема внутреннего газа на корабле будет достаточно, чтобы корабль не схлопнулся. Но при тренировках на Земле, в густой земной атмосфере, техникам NASA приходилось закачивать в модель корабля гораздо больше кислорода, чтобы стены не обрушивались. Соответственно, многократно возрастала опасность, так как даже искра огня в чистом кислороде мгновенно превращается в пожар. Когда в 1967 году во время тренировок проскочила случайная искра, огонь мгновенно охватил модуль и заживо сжег троих находившихся внутри астронавтов.