05.10.2016

Нобелевская премия по химии-2016 вручена Жан-Пьеру Соважу, Бернарду Ферингу и Фрезеру Стоддартзу за синтез молекулярных машин. Учёные НГУ считают, что награду получило фундаментальное открытие, от которого не стоит ждать немедленного применения.

Профессор НГУ, директор Института неорганической химии СО РАН Владимир Федин отметил важность фундаментального характера Нобелевской премии.

«Это очень интересная Нобелевская премия. Последние годы премии в области химии присуждали за практически реализованные результаты. Объект сегодняшней премии не находит немедленного применения. Но если мы хотим повторять живые системы, мы должны конструировать молекулярные машины, которые по нашей команде будут двигаться в нужном направлении, останавливаться на нужных станциях, а также производить необходимую работу.

Такие системы можно использовать и для создания принципиально новых систем хранения информации.

Профессор Соваж был дважды в Академгородке. Первый раз на совместном семинаре ИНХ СО РАН — университет Страсбурга. Второй раз на конференции по супрамолекулярной химии.

Можно предположить, что Нобелевская премия 2016 года была выдана в противовес премиям последних лет. Я сторонник именно таких премий, которые ориентированы на будущее и которые обязательно выстрелят. Это не улучшение существующей технологии, а прорыв в будущие технологии. Как сотрудник академического института, я рад этой тенденции.

Отдельные примеры молекулярных машин реализованы и российскими исследователями. В Академгородке можно отметить ИНХ СО РАН, работы профессора Е.В. Болдыревой из ИХТТиМ СО РАН. Также большой вклад вносят работы акад. А.И. Коновалова, акад. А.Ю. Цивадзе, акад. В.М. Алфимова. Но мы пока не доходим до полноценных молекулярных машин».

Декан факультета естественных наук НГУ, профессор Владимир Резников описал устройство и историю создания новых молекулярных систем:

«Катенаны и ротаксаны — молекулы, две (или более) части которых соединяются не химическими, а так называемыми топологическими связями. Представьте себе циклическую молекулу (в форме кольца), в которую продета вторая тоже циклическая молекула, соединенные между собой как звенья цепи. Перед вами — катенан. Ротаксан — молекула, где циклический фрагмент «надет» на «ось», концы которой содержат объемные заместители типа «заглушек», благодаря которым циклический фрагмент не может «соскочить» с этой оси. Есть и еще один интересный тип молекул, который, хотя и не содержит двух фрагментов, соединенных между собой, но тоже представляет собой очень интересный топологический феномен. Эти молекулы представляют собой цепь из атомов, завязанную в узел, они так и называются — узлы.

Надо сказать, что первый катенан был получен еще в 1964 г (Г. Шилл), а ротаксан — в 1967 г. (И. Харрисон и С. Харрисон), то есть вовсе не лауреатами Нобелевской премии 2016 г. Принципиально существует два различных подхода к синтезу этих соединений — статистический (когда циклы замыкаются произвольным образом, в том числе и один внутри другого, для катенанов) и направленным, когда замыкание цикла возможно только в том случае, когда нециклическая молекула уже «продета» через второе кольцо, и без этого циклизация невозможна. Открытие этих подходов по времени также относится в концу шестидесятых годов прошлого столетия. И тот и другой подход, к сожалению, не позволяет получать катенаны и ротаксаны с высоким выходом и рассматривать их как доступные вещества, подобные, например, аспирину. Это – скорее экзотика в мире органических молекул.

Сам факт того, что кольца в ротаксанах или катенанах можно заставить вращаться, принципиально не вызывает удивления — это вполне понятное, хотя и очень любопытное, применительно к таким экзотическим соединениям явление, но вот переход от этих экзотических молекул к реальным «молекулярным двигателям» в смысле переноса этого явления на макромир, в настоящее время выглядит крайне проблематичным вследствие исключительной сложности и, соответственно, малой доступности подобных объектов. В связи с этим, не стоит ожидать, что в ближайшем обозримом будущем легковые автомобили будут оснащены «молекулярными двигателями», как бы красиво не выглядело само явление в теории».

Заведующий лабораторией органической оптоэлектроники НГУ Евгений Мостович отметил потенциальную прикладную значимость работ:

«Синтез и сборка молекулярных машин нетривиальны и доступны небольшому количеству исследовательских групп с высокими синтетическими компетенциями. Можно сказать, что это очень интересная и красивая научная задача с точки зрения синтетической химии с большим практическим потенциалом. Однако в России направление молекулярных машин недостаточно развито.

Чтобы получить прикладное применение молекулярных машин, нужны дальнейшие исследования. Ведь молекулярные машины прямой путь к искусственным мускулам и транспортным системам, возможно и применение таких систем в качестве молекулярных логических элементов».

Последняя редакция: 06.10.2016 08:31