ПЕДЕРСЕН, ЧАРЛЬЗ

ПЕДЕРСЕН, ЧАРЛЬЗ (Pedersen, Charles J.) (1904–1989) (США). Нобелевская премия по химии, 1987 (совместно с Д.Крамом и Ж.-м. Леном).

Родился в Пусане (Корея) 3 октября 1904. Отец Брид Педерсен, норвежский морской инженер, еще молодым человеком обосновался на Дальнем Востоке. Он оставил морское дело и стал инженером-механиком на руднике, на территории современной Северной Кореи.

Мать Такино Ясуи, японка, занималась в Корее торговлей, когда встретилась с его отцом.

Овладел английским языком, будучи ребенком. В возрасте 8 лет его отправили в Японию для поступления в школу при женском монастыре в Нагасаки, а в 10 лет он начал обучение в католическом колледже Святого Джозефа. Здесь Педерсен получил среднее образование и прослушал первый курс химии.

Поступил в Дейтонский университет в Огайо (США), где в то время обосновалась его семья. После получения степени бакалавра по инженерной химии, он отправился в Массачусетский технологический институт, где получил степень магистра в области органической химии.

В 1927 получил работу в комании «Дюпон» в Уилмингтоне, штат Делавэр. В научной лаборатории этой компании он и остался работать. Изучал жирорастворимые осадители меди, и ему удалось найти первый качественный инактиватор металлов для нефтепродуктов. В результате он заинтересовался влиянием различных лигандов на каталитические свойства меди, и он проработал в этой области в течение нескольких лет. В дальнейшем занимался окислительным расщеплением нефтепродуктов и каучука. В конце 1940-х – начале 1950-х Педерсен заинтересовался фотохимией некоторых новых веществ, нашел инициаторы полимеризации и создал несколько новых полимеров.

В 1960 вернулся к исследованиям в области координационной химии и стал изучать эффекты би- и полидентатных дигандов на каталитические свойства ванадильной группы. В ходе одного из экспериментов он получил кристаллы (которые оказались дибензо-18-крауном-6), названные краун-эфиром (crown – корона по английски) за особенность структуры – пустое внутри и подвижное кольцо из углеродных атомов, связанное через мостики кислородными атомами. Варьируя размер цикла, он установил что краун-эфиры способны избирательно связывать некоторые катионы, помещая их в центр своей «короны».

Его открытие было расширено французом Жан-Мари Леном и американцем Дональдом Крамом. Результатом параллельных усилий трех исследователей был синтез молекул, которые способны избирательно реагировать с другими молекулами, подобно тому, как ферменты связываются с другими природными молекулами.

Краун-эфиры и криптанды рассматривались сначала как модели систем, способных к избирательному связыванию. Оказалось, что они могут служить и моделями биологических транспортных систем. Далее вскрылась роль таких соединений при моделировании ферментов. Краун-эфиры оказались первыми синтетическими аналогами природных веществ, переносящих ионы щелочных металлов через клеточную мембрану. Эти переносчики, называемые ионофорами, действуют по тому же принципу, что и краун-эфиры, хотя и имеют более сложную структуру. Природные переносчики катионов относятся к так называемым переключаемым ионофорам. Пройдя внутрь клетки, они под влиянием определенных воздействий выбрасывают катион и быстро возвращаются за следующим. Скорость таких челночных операций может достигать нескольких тысяч в секунду, причем нередко они движутся против градиента концентрации.

Крауны и криптанды, как вещества, селективно связывающие те или иные ионы, перспективны для медицины, как средства для лечения металлодефицитных и металлоизбыточных состояний.

Эта область исследований быстро расширялась, развившись в то, что Лен в последствии назвал термином «супрамолекулярная химия». Супрамолекулярная химия изучает всесторонние аспекты взаимодействий молекулы «гостя» с молекулой «хозяина». Что же такое супрамолекулярная химия? Лен определил ее как химию межмолекулярных связей, изучающую ассоциацию двух и более химических частиц, а также структуру подобных ассоциаций. Она лежит за пределами классической химии, исследующей структуру, свойства и превращения отдельных молекул. Если последняя имеет дело, главным образом, с реакциями, в которых происходят разрыв и образование валентных связей, то объектом изучения супрамолекулярной химии служат почти исключительно невалентные взаимодействия: водородная связь, электростатические взаимодействия, гидрофобные силы, структуры «без связи». Как известно, энергия невалентных взаимодействий на 1–2 порядка ниже энергии валентных связей, однако, если их много, они приводят к образованию прочных и вместе с тем гибко изменяющих свою структуру ассоциатов. Именно сочетание прочности и способности к быстрым и обратимым изменениям – характерное свойство всех биологических молекулярных структур: нуклеиновых кислот, белков, ферментов, переносчиков частиц.

За короткий срок супрамолекулярная химия развилась в обширную область знаний, включающую несколько направлений. Важнейшим направлением исследований последнего десятилетия стал синтез соединений, способных образовывать комплексы типа «гость – хозяин» с органическими молекулами. Это нужно для разделения и очистки органических веществ, их активации, для создания лекарственных препаратов нового поколения и решения множества других научных и прикладных задач.

В 1987 работа Педресена была отмечена Нобелевской премией, вместе с Д.Крамом и Ж.-М.Леном «за разработку и применение молекул со структурно специфическими взаимодействиями с высокой селективностью».

Педерсен вышел на пенсию в 1969. На пенсии занимался рыбной ловлей, садоводством, изучением жизни птиц и поэзией.

В 1947 году женился на Сьюзен Олт (Susan Ault) и поселился в городе Салеме, штат Нью-Джерси, где жил до конца жизни.

Педерсен умер в 26 октября 1989 в г.Салеме, штат Нью-Джерси.

Работы: Открытие краун-эфиров: Нобелевские лекции (Химия за рубежом) / [Пер. с англ.]. М., 1989; The Pederson Memorial Issue / Eds. R. M. Izatt, J.S.Bradshaw (Advances in Inclusion Science, V. 7). Kluwer Academic Publishers, 1992.

Кирилл Зеленин