Липском (Lipscomb), Уильям Нанн

Известные химики / Липском (Lipscomb), Уильям Нанн

Американский физикохимик Уильям Нанн Липскомб родился в Кливленде (штат Огайо), в семье Эдны (Портер) Липскомб и Уильяма Н. Липскомба. Через год после его рождения семья переехала в Лексингтон (штат Кентукки). По окончании средней школы Липскомб поступил в Кентуккский университет и в 1941 г. получил степень бакалавра естественных наук по химии. Той же осенью он приступил к занятиям по физике в аспирантуре Калифорнийского технологического института. Однако, поощряемый Лайнусом К. Полингом, одним из его профессоров, а позднее научным руководителем при подготовке докторской диссертации, он через год вернулся к изучению физической химии. В период между 1942 и 1945 гг. Липскомб, прервав свои научные занятия, проводил связанные с военными нуждами исследования для Управления научных исследований и развития США.

Возвратившись в 1945 г. в Калифорнийский технологический институт, Липскомб в следующем году получил докторскую степень за диссертацию на тему о рентгеновской кристаллографии и об изучении дифракции электронов органическими соединениями. После этого он занял должность ассистент-профессора физической химии в Миннесотском университете, где в 1950 г. стал адъюнкт-профессором, а в 1954 – полным профессором. В 1959 г. Липскомб перешел в Гарвардский университет на профессорскую вакансию и с 1962 по 1965 г. возглавлял там химический факультет. С 1971 г. Липскомб – профессор химии в Гарварде.

Еще в Калифорнийском технологическом институте ученого заинтересовал процесс образования химических связей в боргидридах, известных также как бораны. Несколько этих редко встречающихся в природе соединений было синтезировано представителем предыдущего поколения ученых – немецким химиком Альфредом Штоком. Молекулярная структура боранов оставалась неизвестной, однако их эмпирические формулы давали основание предполагать наличие любопытных характерных особенностей в их химических связях. Интерпретация этих особенностей, предложенная Полингом, в то время ведущим авторитетом в области теории химических связей, представлялась Липскомбу далеко не безупречной.

Когда Липскомб в 1946 г. перешел в Миннесотский университет, он решил доказать, что его бывший учитель ошибается. Химия боранов считалась тогда не только тайной за семью печатями, но и исключительно сложной областью, поскольку бораны очень летучи, нестабильны и даже взрывоопасны. Липскомб разработал новую технологию изучения этих соединений путем дифракции рентгеновских лучей при высоком вакууме и низкой температуре, и ему удалось подробно описать их структуры как клеткоподобные полиэдры.

Липскомб, однако, хотел решить загадку боранов не только в эмпирическом, но и в теоретическом ключе. Господствовавшая в то время теория утверждала, что атомы в молекулах боранов удерживаются вместе с помощью ковалентных (двухцентровых) связей, т.е. два атома, образующих химическую связь, удерживает вместе связывающая пара электронов. Проблема заключалась в том, что с позиций этой теории было невозможно объяснить установленную Липскомбом структуру боранов. У атомов бора слишком мало связывающих электронов, чтобы разделить их с тем числом атомов водорода, с которым они, как было известно, соединяются. В работе, осуществленной в 1953 г. вместе с химиками Брайсом Крофордом и У.Х. Эберхардтом, сообщение о которой появилось на следующий год в «Journal of Chemical Physics» («Journal of Chemical Physics»), Липскомб выдвинул предположение, что недостаток электронов на самом деле только кажущийся. Эти ученые придерживались точки зрения, что некоторые из атомов в молекулах боранов участвуют в трехцентровых связях, где пара электронов объединяет либо 3 атома бора, либо 2 атома бора и один атом водорода, образуя так называемый водородный мостик. «Мы осмелились на несколько пророчеств, – писали они позднее, – заранее утешаясь тем, что уж если нам суждено пополнить ряды предсказателей-неудачников в области химии боранов, то мы окажемся в наилучшей компании».

Их концепция трехцентровых связей, однако, оказалась не только правильной, но и стала ключом к новой топологической теории образования химических связей в боранах. Она объясняет структуру боранов и предсказывает возможность появления новых соединений. Химики, руководствуясь ею, создают большое число стабильных клеткоподобных молекул. Больше того, Липскомб применил эту новую модификацию теории химических связей к пониманию реакционной способности в карборанах, которые применяются при синтезе полимеров, проявляющих удивительную устойчивость к термической и химической деструкции. Бораны Липскомба, по-видимому, также окажутся полезными при противораковой радиационной терапии. Рассел Граймз в журнале «Наука» («Science») высказал предположение, что карбораны окажут глубокое влияние на будущее органического синтеза после той «революции» в представлениях о ковалентной связи, которую вызвала работа Липскомба над химией боранов.

В 1976 г. Липскомбу была присуждена Нобелевская премия по химии «за исследование структуры боранов, проясняющее проблемы химических связей». В своей Нобелевской лекции Липскомб сказал: «Мое первоначальное намерение в конце 40-х гг. состояло в том, чтобы потратить несколько лет на доскональное изучение боранов, а затем составить систематическое описание валентности огромного числа соединений, которым присущ недостаток электронов». «Я очень мало продвинулся к этой последней цели, – добавил он, – зато значительно выросла химия боранов, и теперь начинается систематическое изучение некоторых ее сложных моментов». По поводу присуждения ему Нобелевской премии ученый отозвался так: «Я знаю, что написал много неплохих статей о боранах, но никогда раньше не был уверен в том, что их читают».

Когда Липскомб перешел в Гарвардский университет, приоритет в его исследовательской программе был отдан биохимии. Особое внимание он сосредоточил на прояснении структур сложных белков как средстве изучения механизмов их функций в человеческом организме, поскольку функция определяется формой белка. Эта работа связана с решением чрезвычайно сложных проблем из-за большой величины белковых молекул. Принципиально новаторский подход Липскомба заключается в использовании технологии дифракции рентгеновских лучей с привлечением возможностей компьютеров. Самый крупный его успех в этом исследовании связан со структурным анализом пищеварительного фермента карбоксипентидаза А, который вывел его на предполагаемый механизм активности этого фермента. В настоящее время ученый занимается проблемой регулирующего фермента аспартат-транс-карбамоилаза, который контролирует стадии синтеза основных составляющих аминокислот в организмах человека и животных. Этот фермент является, таким образом, решающим для роста клеток во всех живых организмах. Если сам Липскомб считает осуществленное им исследование пищеварительного фермента своей лучшей работой, то в случае если его «наступление» на аспартат-транс-карбамоилазу увенчается успехом, лучшей, пожалуй, станет эта его последняя работа.

Достижения Липскомба объясняются не только смелостью его научного воображения, но также многосторонностью и гибкостью его подходов. Вот как об этом говорит сам ученый: «По образованию я физикохимик. Полученная мною научная степень относится к области физической химии. Раньше я работал в сфере неорганики... сейчас – как биохимик. Но не ищите здесь противоречий. Это все структура и функции».

В 1944 г. Липскомб женился на Мэри Адель. У супругов родились сын и дочь. В 1983 г. они разошлись, и в том же году Липскомб зарегистрировал брак с Джин Эванс, которая работала художником в издательстве.

«Приехавший в город фермер из глубинки» – так описывает ученого автор книг о науке Ребекка Ролз. У Липскомба своя лаборатория, коллективом которой он руководит, проявляя завидное чувство юмора. Коллеги и студенты очень привязаны к ученому и, памятуя о том, что он вырос в Кентукки, обращаются к нему не иначе как «полковник». Липскомб играет на кларнете с почти профессиональным мастерством («Камерная музыка – моя неутолимая страсть», – признается ученый), в своих научных статьях цитирует Льюиса Кэрролла и состоит в обществе поклонников Шерлока Холмса, известном под названием «Странности Бейкер-стрит».

Липскомб удостоен большого числа наград. Среди них: награда за выдающиеся заслуги Американского химического общества (1968), премия Джорджа Ледли Гарвардского университета (1971), награда Петера Дебая по физической химии (1973) и награда Рэмсена (1976) Американского химического общества. Он член Американской академии наук и искусств, американской Национальной академии наук, а также иностранный член Нидерландской королевской академии наук и литературы. Ученому присвоены почетные степени Кентуккского, Гарвардского, Мюнхенского и Лонг-Айлендского университетов, а также Университета Рутгерса и колледжа Мариетты.

      Информация о химии

      Атомная теория

      Английский химик Джон Дальтон , подобно древним атомистам, исходил из представления о корпускулярном строении материи, но, основываясь на понятии химических элементов Лавуазье, принял, что «атомы» (этот термин Дальтон ...

      Дюма (Dumas), Жан Батист Андрэ

      Французский химик и государственный деятель Жан Батист Андре Дюма родился 14 июля 1800 г. в Алесе. Закончив Женевский университет, в 1823-1840 гг. Дюма работал в Политехнической школе в Париже; в 1835 г. стал профессором Политехни ...

      Нобелевка по химии присуждена за открытие квазикристаллов

      Шведская королевская академия наук решила присудить Нобелевскую премию по химии Дэниелу Шехтману (Dan Shechtman), профессору Израильского технологического института (Technion). Химик удостоен награды за открытие квазикристаллов ( ...