биомолекула.ру. Взгляд изнутри.
 

Логин:
Пароль:


Искусственная аскорбинка

[5 апреля, 2015 г.]

С плодами трудов нашего нынешнего героя я познакомился еще в детстве. Открою вам небольшой секрет — детство мое прошло совсем в иной стране, я вообще успел побывать владельцем паспортов трех государств — СССР, Украины и России. Так вот, в советское время всяких вкусняшек было не так много. И что еще интереснее, два лакомства мы регулярно покупали в аптеке. Речь идет о гематогене и аскорбинке. Та самая, в толстых таблетках. Один из немногих витаминов, который уже десятилетиями получается синтетически. А первый синтез витамина С разработал именно наш герой — Норман Хоуорс, в основном за это и получивший Нобелевскую премию. Формулировка Нобелевского комитета: «за исследования углеводов и витамина С».

С другим детищем нашего героя я встретился десятком лет позже, когда готовился к поступлению в выпускные классы химического класса Ришельевского лицея. Я всегда любил органическую химию. Но за исключением химии сахаров. Особенное неприятие вызывали главы по сахарам в старых-старых учебниках, в которых всякие мальтозы-лактозы и фруктозы нужно было запоминать по проекциям Фишера. Зато потом попались мне более понятные и наглядные изображения трехмерных молекул сахаров в циклической форме. Запоминать оказалось гораздо проще. Прошло еще два десятка лет, и я узнал, что автор этого (понятного) способа изображения сахаров — сэр Уолтер Норман Хоуорс (или Гэворт, как иногда транскрибируют по-русски фамилию Haworth). Нобелевский лауреат по химии 1937 года — не только за синтез аскорбиновой кислоты, но и за исследования углеводов. Но обо всем по порядку.

Отто Валлах

Рисунок 1. Отто Валлах (1847–1931). Немецкий химик-органик, лауреат Нобелевской премии по химии 1910 года. «Препарирование» эфирных масел привело Валлаха к настоящему прорыву в химии терпенов, чем сразу же воспользовались химпредприятия, производящие ароматические субстанции.

Эмиль Фишер

Рисунок 2. Эмиль Фишер (1852–1919). Лауреат Нобелевской премии по химии 1902 года. Немецкий химик, помимо сахаров синтезировавший пурины, полипептиды, кофеин и теобромин, барбитал.

Хоуорс — далеко не первый британский нобелевский лауреат, о котором мне доводится писать, происходящий из самых низов, из небогатой и, как правило, многодетной семьи. Навскидку — Резерфорд, Эдвардс [1]...

...Наш герой был вторым сыном и четвертым ребенком в семье Хоуорсов в небольшом городке Чорли в графстве Ланкашир. Его отец, Томас Хоуорс, был управляющим на фабрике по производству линолеума. В 14 лет Уолтеру пришлось бросить школу и пойти работать на собственного отца (правда, работничек он был так себе — кто бы сказал папе-работодателю, что ровно через полвека его сын получит рыцарское звание). Зато появился интерес к химии — красители, растворители, всякое такое... Судя по всему, родители поняли, что лучше дать мальчику образование. Сначала — частный учитель из соседнего городка, затем — в 1903 году — Манчестерский университет и работа под руководством декана химфака, Уильяма Перкина (младшего), исследователя терпенов, сына Уильяма Генри Перкина, первооткрывателя анилиновых красителей. Кстати, сам Перкин-младший помимо Хоуорса воспитал еще одного нобелевского лауреата — Роберта Робинсона и первого президента Израиля, Хаима Вейцмана (кстати, уроженца Гродненской губернии Российской империи).

В 1906 году наш герой заканчивает с отличием университет, но остается на три года исследовать терпены с Перкином. Затем, в 1909 году, он отправляется в Геттинген — за докторской степенью, работает с Отто Валлахом (рис. 1), тоже изучавшим терпены. Кстати, пока Валлах работал с Хоуорсом, он успел получить Нобелевскую премию по химии «в знак признания его вклада в развитие органической химии и химической промышленности, внесенного новаторскими работами в области алициклических соединений» (1910 г.).

Год спустя Хоуорс вернулся в родной Манчестер, а в 1912 году стал лектором по химии в Объединенном колледже Сент-Эндрюсского университета в Шотландии. Там он узнал о работах Джеймса Ирвина и Томаса Перди, которые первыми определили некоторые структуры углеводов. Именно в Шотландии область научных интересов Хоуорса смещается от терпенов к углеводам. Правда, в 1914–1918 годах лаборатории Хоуорса пришлось прервать изучение углеводов и заняться производством лекарств для воюющей армии. Если быть совсем честным, именно для этого лаборатория и была создана. Впрочем, какие-то работы по сахарам все равно велись: именно в 1915 году Хоуорс приступил к экспериментам с простыми сахарами и предложил способ приготовления метиловых эфиров моносахаридов.

После войны научная миграция Хоуорса продолжается. В 1920 году мы видим его в Ньюкасле, в Дарэмском университете, с 1925 года Хоуорс уже в Бирмингеме. Именно после прихода в Бирмингемский университет Хоуорс делает свое гениальное предположение: по его мнению, глюкоза — самый распространенный моносахарид — не линейная структура, как считал Эмиль Фишер (рис. 2), получивший своего «нобеля» еще в 1902 году как раз за синтез глюкозы, а шестиатомное кольцо. Так появились знаменитые проекции Хоуорса (рис. 3), которыми мы пользуемся до сих пор, а дела университета сильно пошли в гору (кстати, ныне одна из построек Бирмингемского университета носит имя Хоуорса).

Проекции Фишера и Хоуорса

Рисунок 3. Проекции Фишера (А) и Хоуорса (В и С).

Именно Хоуорс и установил пространственные структуры огромного количества сахаров. Так, за 1928 год им установлены и подтверждены структуры мальтозы, лактозы, раффинозы, целлобиозы, гентиобиозы, мелибиозы, гентианозы...

Альберт Сент-Дьерди

Рисунок 4. Альберт Сент-Дьерди (1893-1986). Лауреат Нобелевской премии по физиологии или медицине 1937 года. Венгерский (в последние годы жизни — американский) биохимик, впервые выделивший витамин С и выполнивший фундаментальные исследования клеточного дыхания (биологического окисления) и мышечного сокращения. Цикл трикарбоновых кислот вполне мог бы называться циклом Сент-Дьерди-Кребса. С конца 1950-х разрабатывал концепцию, связывающую онкогенез со свободными радикалами.

Аскорбиновая кислота

Рисунок 5. Аскорбиновая кислота (структурная формула и трехмерная модель).

Работы Хоуорса с углеводами продолжились, и в 1930-х годах наш герой обратил внимание на выделенную Альбертом Сент-Дьерди (рис. 4) из надпочечников животных и красного перца гексуроновую кислоту.

В 1932 году Хоуорс уже знал «брутто-формулу» кислоты — С6Н8О6 — и понимал, что в ней есть пятичленное кольцо (рис. 5). Именно Хоуорсу мы обязаны тем, что сейчас знаем гексуроновую кислоту как аскорбиновую — из-за того, что она предотвращает цингу (scorbutus по-латыни).

И именно Хоуорс стал первым человеком, который синтезировал аскорбиновую кислоту (рис. 6), тем самым подтвердив ее структуру.

Интересен и такой факт: именно в 1937 году чуть ли не впервые получилось так, что «нобеля» по медицине стало легко перепутать с «нобелем» по химии. Хоуорс получил премию по химии «в том числе за аскорбиновую кислоту», и в том же году Альберт Сент-Дьерди получил премию по физиологии и медицине «в том числе за аскорбиновую кислоту». Да, уже тогда в Нобелевском комитете были мастера троллинга.

Представляя лауреатов, член Шведской королевской академии наук и председатель Нобелевского комитета в 1926–1942 гг. Вильгельм Палмер сказал: «Исследования Хоуорсом витамина С открыли путь к получению искусственным путем соединения, чрезвычайно важного витамина, который находится в природе в очень мизерных концентрациях. Сейчас витамин С уже производится в значительных объемах, причем цена синтезированного витамина С значительно ниже, чем природного продукта» [3].

Схема синтеза аскорбиновой кислоты

Рисунок 6. Схема синтеза аскорбиновой кислоты. Иллюстрация из нобелевской лекции Хоуорса [2].

...Выступая с ответным словом (а мы помним, в каком году вручалась премия), Хоуорс неожиданно ушел в сторону от науки. Мне хотелось бы завершить свой рассказ о нашем герое именно цитатой из его речи.

«Мы воздаем должное основателю этой премии, Альфреду Нобелю, чьи открытия выпустили на свободу силу, которая до невыразимой степени облегчила тяжелый, изнурительный ручной труд человека и таким образом находится среди тех триумфов науки, которые принесли самую большую пользу человечеству. Многие из тех начинаний в гражданском строительстве, строительстве дорог, мостов, водохранилищ, каналов, которые сделали жизнь и общение между народами возможными в более переплетенном мире, не реализовались бы без его главного изобретения. То, что эти открытия могли использоваться и для разрушения, причинило горе Нобелю, и он посвятил свою жизнь напряженной борьбе за мир. Кто может сказать, какой великий дар, переданный человечеству, не сможет неправильно использоваться и превратиться в средство разрушения? И опасность скрывается не только в научных открытиях. Кто не видел мягких подарков литературы, истории, и, можно было бы добавить, журналистики, которые были истолкованы таким образом, чтобы подстегнуть эмоциональные народы к ярости? Каждый дар должен возбуждать в его пользователе и благотворное чувство ответственности» [4]. 80 лет прошло — а всё еще актуально.

Литература

  1. биомолекула: «Дети из пробирки»;
  2. The structure of carbohydrates and of vitamin C. Нобелевская лекция У.Н. Хоуорса (1937);
  3. Речь проф. В. Палмера на церемонии награждения Нобелевской премией У.Н. Хоуорса и П. Каррера (1937). Сайт Нобелевского комитета;
  4. Речь У.Н. Хоуорса на нобелевском банкете (1937). Сайт Нобелевского комитета.

Автор: Паевский Алексей.

Число просмотров: 163.

Creative Commons License — условия использования и распространения материалов сайта.
Вернуться в раздел «Личность»

Комментарии

(Оставить комментарий) (показывать сначала старые комментарии)

Яндекс.Метрика

© 2007–2015 «биомолекула.ру»
Электропочта: info@biomolecula.ru
О проекте · RSS · Сослаться на нас

Дизайн и программирование —
Batch2k15.

Сопровождение сайта — НТК «Биотекст».

Условия использования сайта
Об ошибках сообщайте вебмастеру.