Нобелевские премии. Ученые и открытия

Чолаков Валерий

В 1925 г. английский ученый Уолтер Нормен Хоуорс, профессор Бирмингемского университета, после многолетних исследований показал, что моносахариды (простейшие сахара) имеют кольцевидное строение. В качестве их исходных структур можно рассматривать кольца пирана и фурана. Кольцо пирана — шестиатомное, построенное из 5 атомов углерода и 1 атома кислорода. В пятиатомном кольце фурана имеется 4 атома углерода и 1 атом кислорода. Добавляя к этим кольцевидным структурам гидроксильные группы и еще атомы углерода, можно получать основные моносахариды.

В 1928 г. венгерский химик Альберт Сент-Дьёрдьи, исследуя экстракты, выделенные из растений, получил вещество, которое назвал гексуроновой кислотой. Это вещество напоминало углеводы, и поэтому, посетив несколько позже Бирмингемский

университет, Сент-Дьёрдьи предложил Хоуорсу заняться его изучением. Это был витамин С. Методом рентгеноструктурного анализа и другими способами английский ученый установил структуру указанного вещества и синтезировал его. Это чрезвычайно важное для живого организма соединение похоже на так называемые сахарные кислоты. Метод рентгеноструктурного анализа Хоуорс использовал и для исследования других моносахаридов; в результате было установлено, что они имеют именно такую структуру, как он и предполагал. Определение кольцевидного строения моносахаридов позволило объяснить процесс их соединения в дисахариды, к каковым относятся обычный сахар, молочный сахар и другие соединения. Далее английский химик показал, как моносахариды соединяются в длинные цепи, образуя такие биополимеры, как крахмал, гликоген, целлюлоза и т. д. Исследования Хоуорсом углеводов и витамина С сыграли огромную роль в развитии химии этих соединений. Это принесло английскому ученому широкую известность в научных кругах, и в 1937 г. он был удостоен Нобелевской премии по химии, разделив ее с швейцарским исследователем витаминов Паулем Каррером.

Существует группа органических веществ под названием «алкалоиды». Многие из них ядовиты и оказывают наркотическое действие. Содержащие их лекарственные растения известны с древнейших времен. В начале XIX в. были выделены в кристаллической форме первые такие соединения; в соответствии с их химическими свойствами они были названы алкалоидами, т. е. «щелочеподобными».

Первые опыты производились с опиумом, и в 1817 г. из него был выделен морфин. После этого были открыты стрихнин, хинин, кофеин, кокаин и т. д. Ныне известно около 1000 алкалоидов, которые в зависимости от своего строения делятся на несколько групп.

С исследованием алкалоидов связано имя английского ученого Роберта Робинсона. В частности, он изучил такие алкалоиды более сложного строения, как морфин и стрихнин. В их молекулах содержится соответственно 40 и 47 атомов, поэтому, чтобы определить их структуру, потребовались немалые усилия. Робинсон успешно справился с этой задачей, хотя на различных этапах работы приходилось делать выбор между десятками возможных структурных формул. Затем он приступил к изучению ряда других алкалоидов. На основании проведенных исследований он разработал теорию этих соединений в растительных клетках.

Английский химик занимался исследованиями и в других областях. Изучая структуру половых гормонов, Робинсон синтезировал искусственные вещества, оказывающие подобное действие. Рассматривая механизм электрохимических реакций между органическими молекулами, он внес вклад в химическую теорию. Разнообразная научная деятельность Роберта Робинсона (протекавшая преимущественно в Оксфордском университете) увенчалась присуждением ему в 1947 г. Нобелевской премии по химии. Этой награды он был удостоен за исследование биологически активных растительных веществ, в частности алкалоидов.

Кроме того, еще два исследователя стали лауреатами Нобелевской премии за открытия в области природных соединений.

Это были Джон Уоркап Корнфорт, сотрудник Робинсона, и Владимир Прелог, сотрудник и преемник Ружички в Федеральном техническом институте в Цюрихе.

Главные работы Д. Корнфорта связаны с проблемой биосинтеза холестерина. Это вещество играет важную роль в процессе обмена веществ и в образовании гормонов в организме человека. Удачно применяя метод меченых атомов, ученый показал, как осуществляется синтез сложного соединения в более примитивном организме. Исследования были далеко не простыми, так как каждый этап биосинтеза состоит из серии сложных реакций, связанных с изменением и модификацией молекулярных структур. За эти

и другие исследования Корнфорт был избран членом Лондонского королевского общества и получил множество наград и отличий. Очередным выражением признания его заслуг было присуждение ему в 1975 г. Нобелевской премии по химии.

Другим лауреатом того же года стал Владимир Прелог, известный своими мастерски выполненными исследованиями в области стереохимии органических соединений. Вместе с другими учеными он разработал стереохимическую номенклатуру, принятую сейчас во всем мире. Крупным его достижением является синтез углеводорода адамантана, который по своей структуре напоминает кристаллическую решетку алмаза.

В 60-е годы Владимир Прелог стал заниматься изучением обмена веществ у микроорганизмов и участвующих в нем соединений. Он объяснил механизм действия ряда антибиотиков, которые, блокируя действие некоторых веществ, нарушают последовательность реакций обмена. Прелог выделил ряд исключительно сложных комплексных органических соединений, с помощью которых микроорганизмы извлекают из окружающей среды такие необходимые для обеспечения жизненных процессов элементы, как калий, железо, бор и другие.

Обширная научная деятельность Прелога завоевала ему признание научной общественности. Он был избран иностранным членом Академии наук СССР, Лондонского королевского общества, Национальной академии наук США, Американской академии наук и искусств и многих других научных обществ и академий [16] .

В 1975 г. В. Прелог был удостоен Нобелевской премии по химии за исследование физиологически активных низкомолекулярных соединений. Вместе с ним был награжден и Д. Корнфорт. Награждение названных ученых символизировало очередное признание биоорганической химии, являющейся связующим звеном между химией и биологией и одной из важных областей современной науки.

16

В. Прелог внес большой вклад в теорию органической химии. Он ввел понятие «хиральность», сформулировал в 1950 г. правило о предпочтительной конформации оптически активных веществ в ходе их превращений (правило Прелога), опроверг (совместно с Л. Ружичкой) правило Бредта, запрещающее существование Q-циклов с двойной связью при углероде, находящемся у мостика, и т. д. — Прим. ред.

Витамины

В 1881 г. русский ученый Николай Иванович Лунин провел интересные эксперименты, с пищевыми веществами: извлекая белки, жиры, углеводы и соли из молока, он кормил этой смесью лабораторных мышей. Несмотря на то что пища бралась, казалось бы, из самого полноценного продукта, животные чахли и умирали. Из этого Лунин, совершенно естественно, сделал вывод, что для удовлетворения потребностей организма кроме указанных веществ необходимы еще какие-то. Однако его публикация, как и работы многих других ученых на эту тему, не обратила на себя особого внимания.

Как выяснилось впоследствии, с этими веществами связан ряд заболеваний, в лечении которых в конце прошлого века врачи испытывали затруднения.

К ним относится, в частности, болезнь берибери, которая была серьезной проблемой для стран Юго-Восточной Азии, и особенно для Индонезии, которая была в то время голландской колонией.

В 1886 г. голландское правительство направило на остров Яву известного патологоанатома Корнелиса Пекельхаринга и невролога Клеменса Винклера из Утрехтского университета. Их помощником был назначен военный врач Христиан Эйкман, уже работавший в тропических районах. В то время бактериология переживала расцвет, и, совершенно естественно, голландские ученые занялись поисками микроба, вызывающего берибери. Пекельхаринг и Винклер, не обнаружив ничего заслуживающего внимания, вскоре уехали, оставив Эйкмана в Батавии (Джакарта) для продолжения работы. Он пробыл там 10 лет, проводя многочисленные исследования, связанные с тропической медициной, и продолжая поиски причины болезни берибери. Его исследования завершились интересным открытием.