Нобелевская премия по химии 1912
Нобелевская премия по химии 1912. Нобелевская премия по химии 1912 г. присуждена сразу двум французским учёным – В. Гриньяру и П. Сабатье. Это был первый случай в истории премии по химии, в котором было несколько лауреатов. В данном случае премия вручена за два различных открытия.
Гриньяр получил премию «за открытие так называемого реактива Гриньяра, в последние годы существенно способствовавшего развитию органической химии» («for the discovery of the so-called Grignard reagent, which in recent years has greatly advanced the progress of organic chemistry») (Victor Grignard. Facts // The Nobel Prize).
Сабатье удостоился награды «за метод гидрогенизации органических соединений в присутствии мелкодисперсных металлов, который резко стимулировал развитие органической химии за последние годы» («for his method of hydrogenating organic compounds in the presence of finely disintegrated metals whereby the progress of organic chemistry has been greatly advanced in recent years») (Paul Sabatier. Facts // The Nobel Prize).
В 1912 г. на премию по химии поступила 31 номинация, 6 из которых содержали двух номинантов, 25 – одного (Nomination archive. Nobel Prize in Chemistry. 1912 // The Nobel Prize). При этом ни Сабатье, ни Гриньяр не были фаворитами, будучи номинированными всего по два раза каждый, а вдвоём встречались в единственной номинации. Среди других номинантов отмечены В. Нернст (5 номинаций, Нобелевская премия по химии 1920), Т. У. Ричардс (5 номинаций, Нобелевская премия по химии 1914), Р. Вильштеттер (5 номинаций, Нобелевская премия по химии 1915), А. Аллер (Галлер; 4 номинации), А. Вернер (4 номинации, Нобелевская премия по химии 1913), У. Г. Перкина-младшего (3 номинации). По одной номинации у учителя Гриньяра Ф. Барбье, О. Шёнхерра, И. де Шардоне, Дж. Чамичана, К. Биркеланда, Ж. Урбена и Ф. Габера (Нобелевская премия по химии 1918).
Обоих лауреатов, несмотря на то что ими разрабатывались совершенно разные типы реакций, объединяет тот вклад, который их работы внесли в искусство органического синтеза. И Гриньяр, и Сабатье дали химикам-органикам мощные универсальные синтетические инструменты, которые сделали химию более гибкой, а синтезы более простыми. Гриньяр работал в лаборатории Ф. Барбье, который трудился над усовершенствованием метода Зайцева – присоединения к углероду при кетоновой группе цинкорганических соединений с образованием третичных спиртов и новой связи – «углерод – углерод».
На то время цинкорганические соединения (вещества со связью «цинк – углерод») были почти единственными металлоорганическими соединениями в арсенале химиков. Однако Барбье знал о получении магнийорганических соединений формулы R-Mg-R, где R – углеводородный радикал. Он пытался использовать эти соединения взамен цинкорганических в методе Зайцева, получая их сразу в реакционной среде. После первых неудач Барбье поручил дальнейшие исследования своему ученику, который тоже сначала потерпел неудачу: вещества R-Mg-R получались нестабильно и реакция шла непредсказуемо. Однако затем Гриньяр сумел решить задачу: он открыл, что реакция галогензамещённых алканов с магнием очень легко протекает в растворе с образованием «полуфабриката» формулы R-Mg-X, где Х – это галоген, Cl, Br или I. Получившиеся магнийорганические вещества, названные реактивом Гриньяра, оказались мощным инструментом для органического синтеза, т. к. вступали в реакции с карбонильными соединениями и другими электрофилами с высокими выходами, позволяя легко получать огромное количество разных соединений. Первая статья Гриньяра за единоличным авторством опубликована в 1900 г. (Grignard V. Sur quelques nouvelles combinaisons organométalliques du magnesium et leur application à des Synthèses d'alcools et d'hydrocarbures // Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de L'Academie des Sciences. 1900. Vol. 130, № 2. P. 1322–1324).
Однако механизм «нобелевской» реакции Гриньяра был установлен только в 2020 г., более чем через век после открытия самой реакции (The Grignard Reaction – Unraveling a Chemical Puzzle / R. M. Peltzer, J. Gauss, O. Eisenstein, M. Cascella // Journal of the American Chemical Society. 2020. Vol. 142, № 6. P. 2697–3274).
Сабатье начинал свою химическую карьеру у великого французского химика М. Бертло, также неоднократно номинированного на Нобелевскую премию по химии. Нобелевское открытие Сабатье состоялось в 1897 г., когда он вместе с Ж.-Б. Сандераном, попытался повторить эксперимент А. Муассана (лауреат Нобелевской премии 1906), в котором последний пытался получить комплексы ацетилена с никелем, железом и кобальтом. В этих экспериментах, по мнению Муассана, комплексы не образовывались, а выделялся водород и получалась некая смесь углеводородов (Paul Sabatier. Nobel Lecture // The Nobel Prize).
Повторив с разрешения Муассана эксперимент, Сабатье и Сандеран применили не ацетилен С2Н2 – простейший углеводород с тройной связью, а этилен, С2Н4 – углеводород с двойной связью. Однако при реакции этилена с никелем при 300 °С внезапно образовывался этан – полностью насыщенный углеводород С2Н6. Сабатье сделал вывод, что в реакции в присутствии никеля сначала частично разлагался этилен с выделением водорода, а затем водород присоединялся к оставшемуся этилену с образованием метана. В следующем эксперименте Сабатье и Сандеран установили, что этилен в присутствии никеля легко гидрируется водородом уже при 30–35 °С. Последующие исследования распространили этот метод на огромное количество различных соединений. Так химики получили удобный метод гидрирования двойной и тройной связи «углерод – углерод». Именно этот метод позднее использовался в промышленности для получения маргарина гидрогенизацией растительного масла.
Увы, премию за реакцию Сабатье – Сандерана получил только Сабатье: в 1907 г. священник Сандеран покинул лабораторию Сабатье и дальнейшие работы Сабатье вёл со своими учениками. Впрочем, в своей нобелевской лекции Сабатье четырежды подчеркнул вклад Сандерана (Paul Sabatier. Nobel Lecture).
«Целью учёного является или должно быть расширение пределов человеческих знаний. Однако перед ним открыто множество дорог, и он может оказывать услуги в выбранной им области различными способами. Разрабатывая плодотворные теории или гипотезы, он может проложить новые пути для человеческой мысли; открывая неизвестные факты, он может обогатить наши знания, а изобретая новые технические устройства и новые методы, он может создать новое оружие для арсенала науки. Этот последний способ не менее важен», – так прокомментировал выбор Академии в своей речи – презентации лауреатов президент Шведской королевской академии наук Х. Г. Содербаум (Söderbaum H. G. Award ceremony speech // The Nobel Prize).