[23].
И вот здесь следует ожидать выхода на передний край ферментов, которые умеют управляться с природными веществами гораздо лучше химиков. Так что ферментативный катализ (=нанотехнологии) – это наше будущее с большой вероятностью. Поживем – увидим.
Глава 6 Жизнь одного химика
В предыдущей главе мы упомянули о катализе как об одном из важнейших химических явлений, но затем, увлекшись ферментами – образцовыми наноразмерными объектами, ушли далеко в сторону, сканируя поле биохимии. Теперь вернем иглу нашего исторического микроскопа назад и рассмотрим катализ в его наиболее распространенном, “классическом” варианте.
До систематических исследований катализа как явления наука доросла лишь через много десятилетий после его открытия – в конце XIX – начале XX века. Важность получаемых результатов была оценена быстро – одна из первых Нобелевских премий по химии была присуждена в 1909 году уже встречавшемуся нам на страницах книги Вильгельму Оствальду “за изучение природы катализа и основополагающие исследования скоростей химических реакций”. В 1912 году Нобелевскую премию получил французский химик Поль Сабатье (1854–1941) “за предложенный им метод гидрогенизации органических соединений в присутствии мелкодисперсных металлов, который резко стимулировал развитие органической химии”. Промышленная реализация каталитических процессов также не заставила себя долго ждать. Фриц Габер (1868–1934) и Карл Бош (1874–1940) разработали процесс каталитического синтеза аммиака из водорода и атмосферного азота при высоком давлении. За этой скучной формулировкой скрывается один из важнейших прорывов в истории человеческой цивилизации. Дело в том, что азот – необходимый элемент для построения клеток всех живых организмов, но ни растения, ни тем более мы, высшие животные, не способны усваивать азот напрямую из воздуха, так что все мы были заложниками жизнедеятельности и производительности специальных почвенных бактерий, ответственных в природе за этот процесс. Процесс Габера открыл путь к крупномасштабному производству азотных удобрений и резкому росту урожайности сельскохозяйственных культур. За это Фрицу Габеру присудили Нобелевскую премию по химии в 1918 году. Карл Бош также получил свою Нобелевскую премию в 1931 году “за заслуги по введению и развитию методов высокого давления в химии”.
Это были титаны с интересными, подчас драматическими судьбами. Но в этой главе речь пойдет не о них, а об их современнике, не просто титане, а – гении. Вот как аттестовал его на торжественном заседании Американского химического общества, посвященного семидесятипятилетию ученого, нобелевский лауреат Рихард Вильштеттер[24]: “Никогда за всю историю химии в ней не появлялся более великий человек, чем Ипатьев”. Ему вторил известный американский химик Фрэнк Уитмор: “Среди многих замечательных химиков Россия дала миру трех выдающихся. Это Ломоносов, Менделеев и Ипатьев. Ипатьев оказал гораздо большее влияние на мировую химию, чем оба его знаменитых соотечественника. Он был химиком-первооткрывателем и продолжает таким оставаться до сих пор”. Ипатьева называют отцом современной нефтепереработки и нефтехимии. К моему великому стыду, в студенческие годы, уже работая на кафедре химии и органического катализа, я слыхом не слыхивал о Владимире Николаевиче Ипатьеве. И то, что он был вычеркнут из официальной отечественной истории, не может служить мне оправданием. Историю своей страны надо знать, во всем ее величии и неприглядности.
“Жизнь одного химика” – автобиографическая книга Ипатьева, изданная в двух томах в Нью-Йорке в 1945 году на русском языке. Не оставляю надежды, что когда-нибудь ее все же издадут в полном объеме в России и люди будут читать ее как роман, ведь долгая жизнь, прожитая Ипатьевым, была удивительной сама по себе, даже безотносительно сделанных им научных открытий.
Владимир Ипатьев родился в 1867 году в дворянской семье. Отец – Николай Алексеевич, уже немолодой, известный московский архитектор. Мать – Анна Дмитриевна, в девичестве Глики, гречанка. Через два года родился брат Николай, который, сам того не желая, оказался косвенно причастен к одному из самых позорных деяний нашей истории. А еще через три года дети лишились матери. Во многих биографиях написано, что Анна Дмитриевна умерла, возможно, так говорили и мальчикам, но на самом деле она ушла к Александру Чугаеву, скромному учителю физики, в которого была влюблена с юности. В этом союзе родился сын Лев, также ставший известным ученым[25]. Тут поневоле задумаешься о существовании генов научной гениальности, которые передаются по женской линии.
О том, что у него есть младший брат, Владимир Ипатьев узнал лишь в сорокалетнем возрасте, а общественность – еще десятью годами поз же в результате курьезного случая. Дело в том, что В.Н. Ипатьев и Л.А. Чугаев одновременно баллотировались в Академию наук. Во время представления их академическому собранию прозвучала девичья фамилия их матери – одна и та же. Председательствующий даже попенял секретарю за небрежное составление “справки-объективки”, но никакой ошибки, как мы теперь знаем, не было. И высокое собрание решило “на первый раз” избрать в академики старшего из братьев.
Но до этой вершины Владимиру Ипатьеву предстояло пройти долгий и тяжелый путь. После разрыва родителей мальчики, по обычаям того времени, остались у отца, а тот, не желая, вероятно, обременять себя воспитанием отпрысков, отдал их в кадетский корпус, а затем в военные училища, Владимира – в артиллерийское, а Николая – в инженерное.
По собственным воспоминаниям В.Н. Ипатьева, он “запал” на химию еще в кадетском корпусе, прочитав раздел “химические явления” в учебнике физики Краевича, и тогда же решил посвятить свою жизнь этой молодой науке. Но признаем, что военное училище, при всем уважении к нашей доблестной армии, не лучшее место для овладения основами естественных наук и выработки творческого образа мышления. Многие годы Ипатьев самостоятельно изучал химию, читая книги и ставя химические эксперименты в домашней лаборатории, намного опережая в знаниях своих преподавателей. Он не оставил своих занятий даже в военном гарнизоне в Серпухове, где молодой офицер служил после окончания училища. Это была страсть, великая страсть к химии.
Но, однажды попав в военную колею, из нее уже трудно выбраться. Единственным шансом удовлетворить свою страсть к науке для Ипатьева было поступление в Петербургскую артиллерийскую академию. Артиллерия – это боеприпасы, а боеприпасы – не что иное, как химия. И после двадцати месяцев службы в гарнизоне Ипатьев сделал это! Лишь в академии в возрасте 23 лет он начал постепенно приобщаться к профессиональным занятиям химией. Но ему было суждено оставаться военным еще долгие годы. Погоны с его плеч сняла только революция 1917 года. Погоны были генеральские – генерал-лейтенантом русской армии и действительным членом Российской академии наук Ипатьев стал практически одновременно.
И, завершая эту “семейную” прелюдию, нельзя не рассказать о судьбе его брата Николая. Тот тоже отдал военной службе более 15 лет жизни и вышел в отставку в 1904 году в звании инженер-капитана. Николай Ипатьев с семьей обосновался в Екатеринбурге и организовал небольшую фирму по строительству железнодорожных путей. В частности, он получил подряд на прокладку путей дороги Пермь – Екатеринбург. По отсыпанному им полотну поезда ходят до сих пор.
А еще Николай Ипатьев приобрел одноэтажный, но просторный дом, в котором расположилась контора фирмы и жила его семья. Дом был обустроен по последнему слово техники того времени: электрическое освещение, телефон, горячая вода. Вероятно, поэтому Ипатьевский дом приглянулся в 1918 году большевикам, которые реквизировали его для размещения семьи бывшего русского царя Николая Второго. Именно в подвале этого дома вся царская семья, включая детей, была расстреляна в ночь на 17 июля 1918 года.
Николай Ипатьев с семьей покинул Екатеринбург, Россию и кружным путем добрался до Праги, где до самой кончины в 1938 году занимался строительством и преподавательской деятельностью.
Но вернемся к нашему главному герою. В академии его постигло очередное разочарование – уровень преподавания химии не отвечал его требованиям и ожиданиям. И вот слушатель первого курса пишет двухсотстраничное учебное пособие по качественному анализу для своих однокашников, на втором курсе – еще одно пособие по количественному анализу. Еще более удивительно, что руководство академии принимает их в качестве официальных учебных пособий и вообще создает для талантливого офицера все условия для занятия научной работой. Всего лишь год спустя Ипатьев докладывает результаты своих исследований кристаллической структуры особого сорта стали на заседании Императорского технического общества. Выводы начинающего исследователя шли вразрез с господствовавшими в то время воззрениями, а сам он удостоился одобрения от председательствовавшего Д.И. Менделеева, который вообще крайне редко снисходил до похвалы.
Такими ценными кадрами не разбрасываются. После окончания военной академии новоиспеченный штабс-капитан артиллерии Владимир Ипатьев приступил к чтению лекций по химии в своей alma mater и одновременно – к исследованиям по органической химии в Петербургском университете. Диссертация, защищенная им через два с половиной года, была посвящена изопрену – веществу, незадолго до этого выделенному из натурального каучука.
Это сейчас в школьном курсе разъясняют, что натуральный каучук – полимер изопрена, а в конце XIX века было неизвестно само понятие полимера. Кроме того, каучук практически не был востребован промышленностью, потому что его основных потребителей – автомобиле– и самолетостроения тогда просто не было. Здесь в полной мере проявился удивительный дар Ипатьева – он видел на десятилетия вперед, его фундаментальные исследования торили дорогу будущим поколениям.