НОУЛЗ, УИЛЬЯМ

НОУЛЗ, УИЛЬЯМ (Knowles, William) (1917–2012) (США). Нобелевская премия по химии 2001 года (совместно с Р.Ноиори и К.Б.Шарплессом).

Родился 1 июня 1917 в г. Таунтоне, штат Массачусетс, а рос около Нью-Бедфорда. Его родители, имевшие тягу к бизнесу и медицине, дали ему хорошее образование. Школу он посещал в Беркшире и успевал по математике и естественным наукам.

После школы поступил в Гарвардский университет. Летом же успел сплавать на парусной шхуне до Стокгольма.

В Гарварде занялся химией с сильным математическим уклоном. В 1939 университет был закончен, и Ноулз стал работать в Колумбийском университете у известного химика-органика Р.Элдерфилда, проводя исследования с сердечными гликозидами. Одновременно он вместе с руководителем работал над созданием антималярийных препаратов, необходимых армии.

В 1942 Ноулз перебрался в Дейтон, штат Огайо и приступил к работе над синтезом взрывчатых веществ в лаборатории фирмы «Монсанто». В 1944 он перешел в другую лабораторию фирмы в Сент-Луисе, чтобы заниматься пластификаторами и интермедиатами. Одновременно для военных нужд пришлось обрабатывать репеллентами солдатскую одежду, а также заниматься ДДТ. В этот же период Ноулз был привлечен к производству антибиотика хлорамфеникола.

Работал он и с кортизоном, а потому был послан фирмой «Монсанто» к Р.Б.Вудворду (Нобелевский лауреат, 1965) в Кембридж, чтобы включиться в полный синтез этого стероида.

В 1950-е Ноулз занимался кинетическими исследованиями, направленными на улучшение некоторых производственных процессов фирмы, затем он обратился к реакции асимметрического гидрирования, которая впоследствии и принесла ему известность.

В результате лабораторного или промышленного синтеза из нехиральных молекул обычно образуется смесь энантиомеров. Термин «хиральность» как ассиметрию молекулы ранее ввел ранее в постоянный обиход Нобелевский лауреат В.Прелог. Для получения одного из энантиомеров, т.е. для хирального синтеза, требуется хиральное воздействие. Так, для осуществления гидрогенизации нехиральной молекулы в единственный энантиомер необходим хиральный катализатор реакции гидрогенизации.

Предстояло выработать общую методологию направленного хирального синтеза, в первую очередь, это следовало осуществить для наиболее распространенных органических реакций – восстановления и окисления.

Первый хиральный катализатор в реакции восстановления – а именно, гидрогенизации, был разработан Ноулзом в 1968 для синтеза лекарства «леводопы», применяемого при лечении паркинсонизма, во время его работы в фармацевтической компании «Монсанто». Синтез этого препарата, представляющего собой аминокислоту, осуществляется путем реакции гидрогенизации в присутствии катализатора – ионов родия. Ионы, естественно, нехиральны, однако они образуют комплексы. Если приготовить комплекс с энантиомером хирального лиганда, тогда катализатор становится хиральным. Ноулз предложил в качестве лиганда энантиомер молекулы некоего хирального фосфорорганического соединения – Дипамп'а и в результате успешно решил проблему промышленного производства «леводопы».

Хиральный катализ реакций гидрогенизации сделал возможным синтез энантиомеров очень простых хиральных молекул, которые могут быть использованы как строительные блоки – синтоны для приготовления сложных хиральных структур природного происхождения. Методы стереоселективного гидрирования сделали доступными многие терпены, витамины, аминокислоты, антибиотики, алкалоиды, простагландины и другие важные в биологическом отношении соединения, причем ряд из них стал производиться промышленностью. Именно такая схема была использована, к примеру, для синтеза антибиотика левофлаксина, где был применен один из оптических изомеров 1,2-пропандиола

В 2001 Ноулзу вместе с Р.Ноиори была присуждена половина Нобелевской премии «за их работу в области хирально катализируемых реакций гидрогенизации». Другую половину получил К.Б.Шарплесс.

Нобелевская премия 2001 в области химии служит иллюстрацией того, что путь от фундаментальных исследований до их технического внедрения может быть чрезвычайно коротким.

Особо высока роль этих открытий в индустрии – в производстве новых лекарств, феромонов, пестицидов, пищевых добавок, витаминов, хиральных синтонов и др.

Открытия Нобелевских лауреатов 2001 инспирировали поиски новых схем каталитического асимметрического синтеза, реализуемых множеством исследовательских групп во всем мире. Эти открытия вносят существенный вклад не только в химию, но и в материаловедение, биологию и медицину, открывают путь к новым молекулам – носителям еще необъясненных и непредсказуемых свойств молекулярного мира.

Ноулз гордился тем, что предпочитал делать все эксперименты своими руками. Он трудился до 1986, когда вышел на пенсию. Он вместе с семьей купил небольшой дом в Джексон-Хоул, штат Вайоминг, где рыбачил, увлекался пешими и велосипедными походами.

Умер Ноулз 13 июня в г.Честерфилд, шт.Миссури, США.

Работы: Catalytic asymmetric hydrogenation // Ann. NY Acad. Sci. 1973. V. 214 (with M. J. Sabacky, B.D.Vineyard); Assymetric Hydrogenations // Angew. Chem. Int. Ed. 2002. V. 41.

Кирилл Зеленин