Именные реакции. Ученые Нижнего Новгорода в развитии элементоорганических соединений
В каждой науке есть имена, связанные с открытиями в той или иной области. В химии существует традиция называть реакции в честь ученых, их открывших или внесших заметный вклад в их изучение. В честь нижегородского химика Виктора Алексеевича ДОДОНОВА названы «реакция Додонова-Гущина» и «реакция Бартона-Додонова». Ученый является основателем династии химиков, которую продолжает его внук Владимир Алексеевич ДОДОНОВ, удостоенный стипендии Президента РФ
Ученик великого Разуваева
— Химией я увлекся еще подростком. Учитель горьковской школы № 113 Сергей Васильевич Роганов настолько заинтересовал учеников своим предметом, что 10 человек из нашего класса, в том числе и я, поступили на химфак ГГУ, — рассказывает Виктор Алексеевич Додонов. — По окончании ГГУ я три года работал в лаборатории органической химии НИИ химии при Горьковском государственном университета, а затем поступил в аспирантуру по кафедре органической химии к профессору Григорию Алексеевичу Разуваеву. По его рекомендации мне довелось пройти годичную стажировку в Оксфордском университете в лаборатории Dysene Perrens Lab. департамента органической химии в группе всемирно известного ученого, профессора Уильяма Уотерса, члена Королевского химического общества. За время пребывания в Оксфорде мне удалось быстро освоить разговорный английский язык, который очень пригодился мне в дальнейшем. Моим педагогом по английскому была сестра Бориса Пастернака Лидия Леонидовна. В годы хрущевской оттепели имя писателя было на слуху, и она рассказывала о своей семье, причинах эмиграции в Англию; мы обсуждали также нашумевший роман ее брата «Доктор Живаго». Стажировка была успешной и по ее результатам мною была опубликована статья в Journal of the Chemical Society. Беспокоили в Оксфорде только бытовые проблемы. Если температура на улице была 7–8 градусов, то в комнате было столько же. Отопление отсутствовало, и спать приходилось с грелками. «Цивилизованные дикари» — так я в сердцах называл англичан.
Через год В. А. Додонов вернулся в Горький, продолжил учебу в аспирантуре и в 1965 г. защитил кандидатскую диссертацию «Перацилалкил(арил)карбонаты», посвященную термическому распаду нового класса пероксидов и изучению реакций кислородсодержащих радикалов в растворах. По окончании аспирантуры ученый преподавал на кафедре органической химии в должности ассистента, доцента, профессора. В 1971 г., после перехода Разуваева на пост директора созданного им Института химии АН СССР, заведование кафедрой органической химии ГГУ перешло к Виктору Алексеевичу Додонову. «Я с гордостью называю себя учеником великого ученого Григория Алексеевича Разуваева», — подчеркивает Виктор Алексеевич.
В 1975 г. Додонов защитил докторскую диссертацию «Исследование в области элементоорганических пероксидных соединений и перацилалкил(арил)карбонатов» в Институте органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН (Москва). В этой работе помимо синтеза и исследования металлоорганических пероксидов были предложены бинарные низкотемпературные инициирующие системы металлорганическое соединение — пероксид для полимеризации виниловых мономеров.
Интерес к пероксидам стал для В. А. Додонова определяющим на много лет вперед. Все работы, которые Г. А. Разуваев проводил совместно с Додоновым, были связаны с дзержинскими предприятиями — прежде всего с НИИ химии и технологии полимеров им. Академика В. А. Каргина, Всероссийским научно-исследовательским институтом авиационных материалов, заводами «Капролактам» и «Оргхим». Благодаря работам по низкотемпературным инициаторам группой исследователей были получены образцы толстого блочного (до 60 см) органического стекла для подводных лодок и глубоководных спускательных аппаратов и других изделий.
— Ведущая американская компания The Dow Chemical заинтересовалась работами кафедры органической химии ННГУ, посвященными клеевым композициям, — отмечает Виктор Алексеевич. — Эти композиции способны при комнатной температуре без предварительной подготовки поверхности склеивать считавшиеся до тех пор «неклеящимися» полиэтилен, полипропилен, тефлон и создавать новые композиционные материалы из этих полимеров и металлов. Сведения о компонентах клеевых композиций, их составах и условиях склеивания в период с 1981 по 1990 годы были защищены шестью авторскими свидетельствами. Эта технология до сих пор используется во всем мире, в частности, в автомобильной промышленности при производстве рамок автомобильных радиаторов. Новая конструкция рамки значительно снижает не только стоимость монтажных работ и в конечном итоге себестоимость изделия, но и повышает его качество. Наши авторские свидетельства стали основой при внедрении клеевой композиции в подразделении The Dow Automotive компании The Dow Chemical, а я в 1998-2008 годах сотрудничал с ней как приглашенный консультант. Сотрудники предприятия не раз говорили, что работа по клеевым композициям достойна Нобелевской премии. Как приятно было слышать такое! В российской стройиндустрии применялась новая технология ускоренной клеевой сборки полимерных трубопроводов канализационных систем, на автозаводах Европы была запущена новая технология сборки автомобилей с приклеиванием полимерных бамперов к стальному кузову.
Отдельным направлением научных разработок кафедры органической химии под руководством В. А. Додонова стало развитие органического синтеза с применением органических соединений сурьмы и висмута. Эти металлоорганические реагенты позволяют в мягких условиях избирательно действовать на некоторые функциональные группы сложных органических молекул. А ведь это – не что иное, как задача тонкого органического синтеза лекарственных препаратов, душистых веществ и других продуктов малотоннажной наукоемкой химии. Разработанные в ННГУ новые реакции получения таких металлоорганических реагентов очень просты, признаны мировой наукой и получили название «реакции Додонова-Гущина», а каталитическое превращение функциональных групп спиртов, гликолей, аминов под действием этих реагентов называется «реакция Бартона-Додонова».
Благодаря работам В. А. Додонова был создан новый раздел химии — химия металлорганических пероксидов. Эти соединения интересны тем, что они содержат в одной молекуле одновременно высоко реакционноспособную связь кислород-кислород и металл-восстановитель. Полученные результаты по реакциям органических пероксидов с металлорганическими соединениями были обобщены им и его соавторами в большой статье, равной по объему целой книге и опубликованной в США в монографии Organic Peroxides в 1972 г.
— А в 1991 году я на конкурсной основе получил престижный Фулбрайт-грант на поездку в Филадельфию (штат Пенсильвания, США) для проведения научных исследований и чтения лекций по использованию металлорганических соединений в органических синтезах студентам пятого курса Темпельского университета, — вспоминает Виктор Алексеевич. — Программа Фулбрайта, крупнейшая из финансируемых правительством США проектов в области образования, предоставляет тысячам своих участников по всему миру, выбранных благодаря их научному потенциалу и лидерским качествам, возможность международных образовательных обменов. Английский язык я знал хорошо, и чтение лекций студентам продолжалось в течение весеннего семестра. Американские коллеги наставляли меня: «После своей подписи на каком-либо документе обязательно ставьте «Фулбрайтовский профессор».
Виктор Алексеевич вырастил много учеников, которые являются известными учеными, педагогами, руководителями химических производств. В годы заведования кафедрой он развивал интеграцию образовательной и научной деятельности с академическими лабораториями Института химии АН СССР, затем Института металлоорганической химии им. Г. А. Разуваева РАН. В рамках соглашения о сотрудничестве ННГУ и ИМХ РАН в структуре института был создан филиал кафедры органической химии, и ведущие ученые приглашались для чтения общих и специальных курсов лекций студентам. Для выполнения курсовых, дипломных проектов специалистов, бакалавров и магистров лучшие студенты кафедры органической химии ежегодно прикомандировывались к кандидатам и докторам наук академического института.
Среднее звено
Химиком стал и сын Виктора Алексеевича Михаил Викторович Додонов. По окончании химфака Нижегородского госуниверситета и аспирантуры московского Института биоорганической химии им. акад. М. М. Шемякина АН СССР он с 1984 г. стал работать в Институте физиологически активных веществ в подмосковной Черноголовке. В 1992-1993 гг. Михаил Додонов трудился в Институте химической физики Китайской академии наук в городе Ланчжоу, а c 1999 г. — главным технологом в шведской компании Terraco, выпускающей высококачественные строительные отделочные материалы во Владимирской области. В Terraco Михаил Викторович успешно применил свои знания в области химии коалесцирующих эмульсионных полиакрилатов. В 2000-2001 гг. Михаил стал главным технологом компании «Лайт-колор», где повторил в российских реалиях всемирно известную торговую марку строительных материалов Sheetrock.
— Любое здание в России построено с использованием интеллектуальной ценности этого повторения, — говорит Виктор Алексеевич Додонов о работе сына. — Будучи в 2003-2006 годах главным технологом компании «Московская косметика», он реализовал свои знания в области коллоидной химии и химии красителей. С 2007 года Михаил Додонов работает в фирме WDS, которая выпускает зубные пасты R.O.C.S.™, хорошо известные не только в России, но и во всем мире. Сына Михаила всегда интересовали прикладные возможности химии, а внук Владимир увлекся фундаментальными исследованиями.
Продолжение династии
— Я окончил нижегородскую школу № 44 с углубленным изучением отдельных предметов, в том числе математики, физики и химии, и готов был поступить и на радиофизический, и на химический факультет ННГУ имени Лобачевского, — признается Владимир Додонов. — В отличие от деда я не увлекался химией с детства: интерес к этой науке рос постепенно. Виктор Алексеевич иногда приглашал меня на свою кафедру, показывал опыты с жидким азотом, рассказывал о своих исследованиях. Все определилось на семейном совете: большинство голосов было отдано за химфак. Единственный голос «против» подал именно дед, заявив, что трех химиков на одну семью многовато. Но поскольку Виктор Алексеевич оказался в меньшинстве, он подчинился общему решению.
Своей специальностью я выбрал органическую химию. Виктор Алексеевич, возглавлявший в годы моей учебы кафедру органической химии, проследил за тем, чтобы мое научное направление не пересекалось с его областью исследований, исключив таким образом появление пересудов о помощи внуку. И я действительно не ощутил никаких поблажек с его стороны, и хотя он преподавал у нас общий курс органической химии и спецкурсы, экзамены принимались другими преподавателями или им в их присутствии. Наряду с посещением лекций я много занимался самостоятельно. Приобретение знаний требует постоянной работы: чтобы двигаться дальше, надо следить за новейшими достижениями. К тому же неизвестно, что и когда может навести вас на интересную догадку. Наука знает множество примеров озарений; со школы мы помним, что Дмитрию Менделееву Периодическая система просто приснилась. Так что ученому надо быть готовым принять внезапную идею. Она может родиться даже при изучении общего курса. Поговорка «Век живи — век учись» — точное попадание в науку.
Уже в последний год бакалавриата Владимир стал работать в ИМХ РАН под руководством директора института, члена-корреспондента РАН, профессора, д. х. н. Игоря Леонидовича Федюшкина. В настоящее время Владимир имеет большой опыт в работе с веществами, чувствительными к кислороду и влаге воздуха, владеет современными методами физико-химического анализа веществ, включая ЭПР-спектроскопию и рентгеноструктурный анализ. По результатам научно-исследовательской работы молодого ученого опубликованы 17 тезисов докладов и шесть статей в журналах Inorganic Сhemistry, «Известия академии наук. Серия химическая», Chemistry — A European Journal. Выступления Владимира Додонова отмечены дипломом III степени на международной конференции «VI Razuvaev Lectures» (2015 г.), поощрительным дипломом конференции «XIX Нижегородская сессия молодых ученых (естественные, математические науки)» (2016 г.), дипломом I степени конференции «XIX Всероссийская конференция молодых ученых-химиков» (2016 г.).
— Фулбрайтовский грант, полученный дедом, — очень престижная научная награда. Если проводить биографические аналогии, то мне в 2016-2017 годах довелось стать участником стипендиальной программы Германской службы академических обменов (Deutscher Akademischer Austauschdienst, DAAD) и пройти стажировку в Технологическом институте города Карлсруэ в лаборатории профессора Питера Роеске, — подчеркивает Владимир Додонов. — Он тоже представляет третье поколение химической династии. Его химиком был дед, а отец, Херберт Роеске, даже выдвигался на Нобелевскую премию. Так что химические династии не редкость и иногда пересекаются. Имея за плечами химфак ННГУ и опыт работы под руководством члена-корреспондента РАН Игоря Леонидовича Федюшкина и профессора РАН Александры Анатольевны Скатовой, я без труда освоился в лаборатории и получил хорошие результаты. В целом, отличий в работе российских и зарубежных химлабораторий немного, но преимуществами лаборатории в Карлсруэ являются ее прекрасное оснащение и отлично организованное снабжение реактивами. В России простой реактив для исследований можно получить сравнительно быстро, а более сложный приходится порой ждать месяцами. Помню, в Карлсруэ мне срочно понадобился один реактив, я подал заявку и утром мне его уже предоставили.
В настоящее время Владимир является научным сотрудником ИМХ РАН. Его специализация — металлоорганическая химия. В последнее время он вместе с Игорем Леонидовичем Федюшкиным заинтересовался активацией малых молекул. Термин «малые молекулы» обозначает химические соединения со сравнительно малой молекулярной массой, способные воздействовать на те или иные процессы. Кислород, азот, углекислый газ, метан — это очень распространенные малые молекулы, они дешевы, и для ученых представляет интерес их переработка в ценное химическое сырье или энергоресурсы.
— Недавно нам с использованием алюминиевых и галлиевых комплексов удалось активировать малую молекулу — углекислый газ — и мы надеемся, что сможем «продвинуть» ее в полимеры. Кроме того, удалось связать в комплекс другую малую молекулу — диоксид серы — основную причину кислотных дождей. Правда, мы занимаемся фундаментальными исследованиями, которым далеко до практического внедрения. Результаты исследований сначала попадают в учебники и только потом находят свое практическое применение. Возможно, в моих дальнейших исследованиях и будут затронуты некоторые прикладные вещи, — поясняет молодой ученый. — Я иногда консультируюсь у деда по тем или иным вопросам несмотря на то, что мы представляем разные направления исследований, обсуждаем какие-либо конкретные проблемы. Так, я могу считать более актуальным одно научное направление, а он другое. Но ведь каждый исследователь считает свою тему самой перспективной, и для него важно делиться своими мыслями, даже если собеседник не в теме. А с Додоновым-старшим — реально крутым ученым, единственным в ННГУ Фулбрайтовским профессором — дискутировать одно удовольствие. Когда я излагаю ему свои взгляды, все самому становится понятнее. Возможно, в химии со временем появится еще одна реакция Додонова.
«Додонова В.А. можно рекомендовать как талантливого аспиранта, обладающего отличными навыками экспериментальной работы, фундаментальными знаниями, а также способностью как планировать экспериментальную работу, так и интерпретировать и представлять научные результаты» — таков отзыв о молодом ученом для представления его кандидатуры на стипендию имени академика Г. А. Разуваева научного руководителя Владимира Додонова, директора ИМХ РАН, д. х. н., члена-корреспондента РАН Игоря Леонидовича Федюшкина.
