Самая длинная реакция

Сотни и тысячи сложнейших органических соединений создали химики в своих лабораториях за последние годы. Таких сложных, что даже простое изображение их структурных формул на бумаге представляется делом нелегким. Во всяком случае, требует немало времени.

Среди побед, которыми могут похвастаться химики‑органики, величайшая – это, бесспорно, синтез молекулы белка. Притом белка первостепенной важности.

Речь идет о химическом синтезе инсулина – гормона, управляющего обменом углеводов в организме.

Даже специалистам‑химикам еще неясны некоторые детали строения этой белковой молекулы. Инсулин – это поистине молекула‑гигант, хотя число входящих в нее элементов очень ограниченно. Но они располагаются в ней в самых причудливых сочетаниях.

А потому для простоты примем, что молекула инсулина состоит из двух частей, двух цепочек – цепи А и цепи В. И связаны друг с другом эти цепи так называемой дисульфидной связью. Иначе говоря, между ними как бы перекинут мостик, состоящий из двух атомов серы.

План генерального наступления на инсулин был следующим. Отдельно синтезировать цепи А и В. Затем соединить их, да так, чтобы между ними обязательно протянулся дисульфидный мостик.

Теперь немного арифметики. Чтобы получить цепь А, химикам понадобилось провести около сотни различных последовательных реакций. Построение цепи В потребовало больше ста. И ушло на это много месяцев кропотливейшего, труда.

Но вот обе цепи, наконец, получены. Надо их связать. Именно здесь и встретились основные трудности. Не раз постигали исследователей жестокие разочарования. И все же в один прекрасный вечер в лабораторном дневнике появилась лаконичная запись: «Молекула инсулина полностью синтезирована».

Двести двадцать три последовательных этапа потребовалось ученым, чтобы искусственно получить инсулин. Вдумайтесь только в эту цифру: до сих пор еще ни одно из известных химических соединений не было приготовлено с таким трудом. Десять человек не покладая рук работали около трех лет…

Биохимики же сообщают весьма любопытную вещь: в живой клетке белок синтезируется всего за… 2–3 секунды.

Три года – и три секунды! Насколько все‑таки синтетический аппарат живой клетки совершеннее современной химии!

Химический музей

Вопрос без ответа

Если собрать величайших химиков мира и попросить их ответить на один‑единственный вопрос: сколько химических соединений могут образовать элементы периодической системы, то это высокоавторитетное собрание не даст даже приблизительного ответа.

Нам известно самое простое химическое соединение: молекула водорода; Проще и быть не может. Ведь водород – самый первый, самый легкий представитель таблицы Менделеева.

А самое сложное? Тут всякая определённость исчезает. Химии знакомы поистине гигантские молекулы, состоящие из десятков, сотен тысяч и даже миллионов атомов И никто не в состоянии сказать, существует ли вообще какой‑нибудь лредел сложности.

Зато мы сравнительно точно можем подсчитать, сколько химических соединений известно. Но число, которое мы получим сегодня, завтра уже устареет. Ведь сейчас ежедневно в лабораториях земного шара синтезируется примерно десяток новых веществ. И с каждым годом эта дневная продукция возрастает.

Служба химической информации дает справку: всего выделено из природного сырья и получено искусственно около 2 миллионов химических соединений.

Количество весьма внушительное, но оказывается, что вклад обитателей Большого дома весьма различен.

Скажем, у благородных газов – гелия, неона и аргона – число соединений равно нулю. Для редкоземельного элемента прометия (его физики искусственно готовят в ядерных реакторах) достоверно получено лишь три соединения, да и то самые обычные: гидрат окиси, нитрат и хлорид. Не лучше положение и у других искусственных элементов. У некоторых ученым приходится подсчитывать число атомов… Где уж тут говорить о каких‑либо соединениях!

Но есть в менделеевской таблице уникальный элемент. По количеству образуемых сложных веществ он занимает совершенно исключительное положение.

В Большом доме ему принадлежит квартира номер 6. Этот элемент – углерод.

Из двух миллионов разнообразнейших молекул 1 миллион 700 тысяч – молекулы, основу, каркас которых составляют атомы углерода. Изучает эти соединения громадный раздел химии – органическая химия. Соединения же всех прочих элементов входят в «сферу влияния» химии неорганической.

Получается, что органических веществ почти в шесть раз больше, чем неорганических.

Новое органическое вещество, как правило, синтезировать гораздо легче. Для неоргаников же было бы идеалом, если бы они каждый день могли рапортовать о получении хотя бы одного нового соединения. Правда, в последние годы перспективы стали более обнадеживающими.

Органикам помогает одна чудесная особенность атомов углерода.