Вісник НАН України. 2016. № 12. С. 74-86
https://doi.org/10.15407/visn2016.12.074
КОВТУНЕНКО Володимир Олексійович –
доктор хімічних наук, професор кафедри органічної хімії хімічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка
МІРОШНИЧЕНКО Микола Степанович –
доктор біологічних наук, професор кафедри біофізики ННЦ «Інститут біології та медицини» Київського національного університету імені Тараса Шевченка
СИНТЕТИЧНІ МОЛЕКУЛЯРНІ МАШИНИ
Нобелівська премія з хімії 2016 року
Нобелівську премію в галузі хімії в 2016 р. присуджено Жан-П’єру Соважу (Університет Страсбурга, Франція), серу Фрейзеру Стоддарту (Північно-Західний університет, США) та Бернарду Лукасу Ферінзі (Університет Гронінгена, Нідерланди) за «дизайн та синтези молекулярних машин». Їхні роботи ґрунтуються на синтезах катенанів, ротаксанів, циклів Боромео, характерною особливістю яких є поєднання кількох індивідуальних органічних молекул у супрамолекулярне утворення, що утримується механічним зв’язком. Представники Королівської академії наук Швеції заявили, що троє науковців «оживили» поле досліджень топологічної хімії, а «найменші машини у світі» можуть бути використані для розроблення новітніх матеріалів, датчиків і систем зберігання енергії.
Ключові слова: молекулярні машини, механічний зв’язок, катенани, ротаксани, молекулярні кільця Боромео.
Жан-П’єр Соваж (Jean-Pierre Sauvage) народився в 1944 р. в Парижі. Ступінь PhD здобув в Університеті Луї Пастера (Страсбург). Працюючи над своєю дисертаційною роботою під керівництвом нобелівського лауреата з хімії за 1987 р. Жан-Марі Лена, він зробив вагомий внесок у перші синтези криптандних лігандів. Постдокторальні дослідження проводив в Оксфорді під керівництвом професора неорганічної хімії М. Гріна (M.L.H. Green), після чого повернувся до Страсбурзького університету і зараз є його почесним професором.
Наукові праці Ж.-П. Соважа сфокусовані на створенні молекул, що імітують функції машин, змінюючи свої конформації у відповідь на зовнішній сигнал. Отримання ним Нобелівської премії за 2016 р. ґрунтується на тому, що він зробив перший крок на шляху до створення молекулярних машин, застосувавши в 1983 р. темплатний метод (від англ. template – шаблон, трафарет) до синтезу катенанів – класу хімічних сполук, у яких два молекулярних кільця, що пронизують одне одного, сполучені більшою мірою механічно, ніж хімічно. Зв’язані в такий спосіб окремі циклічні частини молекули можуть рухатися одна відносно одної, або, по суті, одне кільце може рухатися в іншому. Нобелівський комітет інтерпретує цей факт як початок ери молекулярних машин.
Інша тема пошуків Ж.-П. Соважа стосується електрохімічного відновлення СО2 і моделювання фотосинтетичного реакційного центра. Значна частина його наукових праць пов’язана з молекулярною топологією, особливо з молекулярною архітектурою на основі механічних зв’язків. Він також описав синтези катенанів і молекулярних вузлів, основаних на координаційних комплексах.
Ж.-П. Соваж – академік Французької академії наук (1997), нагороджений багатьма престижними науковими відзнаками.
Сер Джеймс Фрейзер Стоддарт (James Fraser Stoddart) народився у 1942 р. в Единбурзі (Шотландія). Виховувався на фермі, початкову освіту отримав у сільській школі в Керінгтоні, потім навчався у коледжі Мелвілл в Единбурзі. У 1964 р. в Единбурзькому університеті здобув ступінь бакалавра, а в 1967 р. за результатами досліджень природних смол під керівництвом Е.Л. Хірста і М.Д. Андерсона – ступінь PhD. Постдокторальні дослідження проводив в Університеті Квінз (Канада). З 1970 р. – науковий дослідник концерну ІСІ при Шеффілдському університеті (Велика Британія), де згодом почав читати лекції з хімії. У 1978 р. працював запрошеним старшим науковим співробітником у Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі (UCLA), а після закінчення творчої відпустки (1978–1981) – у корпоративній лабораторії концерну ІСІ в Ранкорні. За результатами досліджень у галузі стереохімії молекул у 1980 р. він здобув ступінь доктора наук в Единбурзькому університеті. Повернувшись до Шеффілда, у 1982 р. обійняв посаду доцента, у 1990 р. перейшов на кафедру органічної хімії в Університеті Бірмінгема і став керівником хімічної школи (1993–1997). У 1997 р. Ф. Стоддарт переїхав до США в Каліфорнійський університет у Лос-Анджелесі на посаду професора хімії на кафедрі органічної хімії С. Вінштейна – наступником нобелівського лауреата Д. Крама. У липні 2002 р. він став виконавчим співдиректором Каліфорнійського інституту наносистем (CNSI). У травні 2003 р. очолив кафедру наносистемних наук ім. Фреда Кавлі і водночас до серпня 2007 р. працював як директор CNSI.
У 1991 р. Ф. Стоддарт синтезував одні з перших ротоксанів – клас сполук з молекулами гантелеподібної форми, на стрижень якої нанизане кільце, яке, як і в катенанах, може вільно рухатися вздовж нього.
Упродовж 35 років у лабораторіях Ф. Стоддарта навчалися близько 300 докторів філософії і дослідників-постдоків. У 2008 р. він заснував групу механостереохімії, його обрали професором хімії до ради попечителів Північно-Західного університету (США). Сер Ф. Стоддарт є членом Лондонського королівського товариства, Американської академії мистецтв і наук, Національної академії наук США. Його наукові досягнення були відзначені численними нагородами, в тому числі міжнародною премією короля Фейсала (2007).