Вера Андреевна, вы и другие лауреаты премии «ВЫЗОВ» отправились в научные гастроли. Расскажите подробнее, чем интересен этот формат? Как он помогает популяризировать науку?
Научные гастроли ― это возможность для лауреатов премии «Вызов» рассказать о своих исследованиях широкой аудитории. Надеюсь, что такие лекции помогают заинтересовать школьников, студентов и мотивировать их связать свою профессиональную жизнь с научно-технологической сферой.
В последнее время даете много интервью, но не могли бы вы рассказать читателям Наука Mail простыми словами, что такое органические пероксиды? Почему, несмотря на возросшую популярность и научный интерес к ним после Нобелевской премии в 2015 году, их до сих пор не выделяют в отдельный большой раздел в университетах?
Органические пероксиды ― это вещества, в которых два атома кислорода связаны друг с другом.
Фундаментальная причина в том, что органическая химия активно развивается и открывается множество новых веществ и реакций, которые физически невозможно уместить даже в университетский курс.
Почему пероксиды одновременно удобны и «капризны» как реагенты? В каких случаях они ведут себя предсказуемо, а в каких — «ломают правила»?
Из-за наличия связи кислород-кислород органические пероксиды восприимчивы ко многим другим соединениям ― в особенности, к металлам. С одной стороны, это может привести к неконтролируемым процессам разложения, но если научиться управлять такими системами ― станет отличным деликатным инструментом в органическом синтезе.
Самое интересное и удивительное фундаментальное открытие, сделанное вами, ― расшифровка механизма реакции Байера-Виллигера и, в частности, роль в этом процессе интермедиата Криге. Как вам удалось доказать теоретические рассуждения, остававшиеся гипотетическими в течение 75 лет?
Главное доказательство возможности существования стабильного интермедиата реакции Байера-Виллигера ― его синтез и полное доказательство структуры. Мы смогли осуществить синтез этого соединения и выделить его в индивидуальном виде.
Что сложнее: придумать реакцию или доказать ее механизм?
Химики шутят, что механизм реакции невозможно доказать, его можно только опровергнуть. Придумать и воплотить новую реакцию иногда оказывается легче, чем разобраться, как же точно она работает.
Премию «Вызов» вы получили за разработку методов образования новых химических связей с участием электрического тока и органических пероксидов. Расскажите подробнее про исследование. Какой результат вам удалось получить?
Наша лаборатория — на уровне фундаментальных исследований — занимается тем, что исследует, как можно использовать электрический ток и видимый свет в качестве реагентов в химических процессах. Для того чтобы два соединения прореагировали между собой, раньше нужно было, условно говоря, взять исходные соединения в банках, а в третьей банке — реагент. Проблема в том, что эту третью банку необходимо произвести, купить, привезти, а в действительности от нее требуется не очень много, всего лишь какое-то небольшое действие, например, отдать или забрать электрон или несколько электронов. Все остальное пойдет в отходы.
Для того чтобы решить эту проблему, можно использовать электрический ток или видимый свет как нематериальные реагенты, которые в сочетании с небольшим количеством катализатора запускают реакцию и могут отдавать или принимать на себя электроны. При этом отпадает необходимость в той самой третьей банке: в ее производстве, транспортировке и т. д. Электрический ток — это доступный ресурс, а главное — после такой реакции не образуется множества отходов, которые мы были бы вынуждены утилизировать.
Можно ли построить промышленную химию будущего на пероксидах и электрохимии?
Химическая промышленность идет в своем развитии по пути все большего разнообразия методов и веществ. В технологических цепочках уже сейчас задействованы десятки или сотни тысяч разных соединений ― это позволяет создать все более тонко настроенные под потребительские нужды материалы, все более селективные медицинские препараты. И в химии будущего найдется место для многих веществ и методов воздействия на вещество ― и пероксидам, и электрическому току.
Ваши разработки уже применяются в сельском хозяйстве. Почему пероксиды оказались эффективными в защите растений? Есть ли риск, что у патогенов выработается устойчивость к таким соединениям?
Разработанные нами органические пероксиды ― это принципиально другой класс средств защиты растений, с которыми патогены еще «не знакомы». Риск развития резистентности есть всегда ― и, к сожалению, ни один метод защиты растений не может гарантировать его отсутствие в будущем.
Какие индустрии сегодня больше всего заинтересованы в пероксидах? Расскажите поподробнее про ваш опыт в области полимерной промышленности.
Органические пероксиды сейчас активно используются для производства различных полимерных материалов. Например, производство ПВХ основано на низкотемпературной полимеризации с использованием диацилпероксидов, а производство кросс-сшитого полиэтилена ― на дикумилпероксиде и других алкиларилпероксидов.
Когда вы поняли, что хотите заниматься химией и, в частности, органическими пероксидами?
Мой путь в химии начинался с учебы в РХТУ им. Д.И. Менделеева. На третьем курсе мне посчастливилось попасть в Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН для выполнения научных работ.
Насколько сложно было пройти путь от студента до руководителя лаборатории? Есть ли у вас научные ориентиры или «герои»?
Руководитель лаборатории решает более широкий спектр задач ― это не только научная работа, но и управление коллективом, продвижение наших результатов, поиск партнеров.
Я бесконечно восхищаюсь своим научным руководителем ― академиком РАН Александром Олеговичем Терентьевым. Его неиссякаемый оптимизм и любовь к науке заряжают весь наш коллектив.
Какие направления в химии сейчас недооценены, как когда-то пероксиды? И что, по вашему мнению, будет следующим большим прорывом в органическом синтезе?
Важным достижением последних лет в медицинской химии стало открытие препарата для лечения ВИЧ-инфекции ― ленакапавира. Этот результат показал всю мощь органического синтеза ― сложные, высоко функционализированные индивидуальные молекулы способны селективно действовать на самые трудные мишени.
