Чаепития в Академии: "Как увидеть гармонию?"

В рубрике "Чаепития в Академии" — советский и российский химик, академик РАН Валерий Чарушин. Его основные научные работы выполнены в области химии гетероциклических соединений. Чарушин — один из лидеров в области направленного синтеза биологически активных веществ. Под его руководством разработана асимметрическая схема синтезалевофлоксацина.

Читайте также: Чаепития в Академии: Истина прекрасна и в лохмотьях!

Мы знакомы много лет, но, тем не менее, при каждой встрече Валерий Николаевич не перестает удивлять. Он неповторим, непредсказуем, а поэтому чрезвычайно интересен.

Заговорим о последних его работах в институте, тут же загорается, увлекается, рассказывает подробно, что уже сделано и что еще предстоит, и ты погружаешься в мир неведомый, но очень познавательный…

Едем в машине в Президиум Уральского Отделения РАН, где скоро начнется заседание по поводу церемоний вручения Демидовских премий, а Валерий Николаевич начинает рассказ о сотрудничестве с английскими учеными, которые вместе с послом только — что прилетели в Екатеринбург, чтобы познакомиться с работами уральских ученых. Слушаешь Чарушина и понимаешь, что забот у него множество, и ничто не может быть забыто и упущено. И тут открывается еще одна грань его характера — обязательность. Сказал, пообещал, значит, надо обязательно сделать.

Ну и о главной черте его существа следует обязательно упомянуть: о его преданность уральской науке, где он возрос до "сияющих вершин", как сказал бы поэт, и в данном случае хочется с ним согласиться.

В общем, ход нашей беседы с академиком Чарушиным мне был понятен и очевиден еще до встречи с ним. А беседа наша состоялась в канун торжеств, связанных как с юбилеем Уральского Отделения РАН (25 лет) и первой встрече Демидовских лауреатов (за 20 лет их набралось уже полсотни!). Даты, конечно же, условные, но и они дают возможность лишний раз обратить интересы нашего общества к главному, что движет им, — науке. Кто не согласен, готов поспорить и доказать, что в прошлом и нынешнем веках это именно так!

Я сказал Валерию Николаевичу:

— У меня такое представление, что жизнь ваша стоит не на трех китах, как принято считать, а на многих, не так ли?

— Пожалуй.

— В таком случае, первый кит — наука. Что вас привлекло в химии? Любите ее?

— Ну, конечно же! Стараюсь отдавать ей все возможное… Времени сейчас меньше, так как разных организационных дел много, но каждую свободную минуту стараюсь быть в лаборатории.

— У большинства людей о химии представление ужасное, мол, наука непонятная, изобилующая длиннющими формулами, в которых-то разобраться просто невозможно… В общем, негативное отношение у большинства людей к ней! Особенно к органике… В ней все непонятно… Как в алхимии…

— Это от незнания и непонимания сути науки. Да, раньше органическая химия была наукой не очень точной. Это было в период своего зарождения. Тогда не было точных инструментальных методов. Но сегодня химик-органик использует больше физических методов, чем многие из физиков-экспериментаторов. И он должен знать эти методы. Химик — органик сегодня должен владеть ядерным магнитным резонансом. Да, физики изобретали его для себя, но они до конца не понимали, что это в первую очередь понадобиться химикам-органикам, так как нет более интересных объектов для исследований, чем большие биоорганические молекулы.

Когда я пришел в эту область науки, то ядерно-магнитный резонанс только появился у нас — это было на рубеже 70-х годов. Первые приборы были простыми по сравнению с теми, что мы используем сейчас. Их характеристики улучшились в десятки раз! Точность и мощность их позволяет уже работать биологам, где взаимосвязи чрезвычайно тонки и сложны. По сравнению с ними наши приборы более "грубые". Я не буду сравнивать параметры, но поверьте мне на слово.

Представление собеседника

Чтобы не "утонуть" в химических дебрях и быть предельно точным, сразу обращаюсь к официальным документам. Это официальное представление Валерий Николаевича Чарушина. Оно объективное, точное, хотя не всегда понятное (для непрофессионалов, конечно). Итак:

"Родился 10 мая 1951 года в поселке Еланский Камышловского района Свердловской области. В 1973 году окончил с отличием Уральский политехнический институт, а затем аспирантуру при кафедре органической химии УПИ. В 1976 г. Защитил кандидатскую диссертацию, а в 1987г — докторскую. В 2003году был избран академиком РАН.

Основная область исследований В. Н. Чарушина — химия гетероциклических соединений. Он внес существенный вклад в исследование химических превращений азагетероциклов под действием нуклеофильных реагентов, в развитие новых методологий синтеза, а также изучение механизмов реакций нуклеофильного замещения и трансформаций гетероциклов с помощью ЯМР спектроскопии и 15N-изотопных меток.

В.Н. Чарушин — признанный лидер в области направленного синтеза антибиотиков фторхинолонового ряда и других потенциальных ингибиторов топоизомераз в ряду фторсодержащих гетероциклов.

Он — автор более 500 научных работ, в том числе серии монографий, а также 50 изобретений".

Конечно, достаточно было бы сослаться на последние цифры, но я не удержался от соблазна представить и "химический научный портрет" моего собеседника…

— В таком случае я должен спросить: где именно работают химики-органики? Какова ваша "вотчина" в панораме науки?

— Слово "химия" в разных языках воспринимается по-разному. Например, на голландском языка она является синонимом "разделения", потому что мы имеем дело в основном со смесями различных органических веществ. И когда вы проводите реакцию, то у вас чаще всего образуется не одно вещество, а множество. Да, целевое вещество вы стараетесь получить в большом количестве, но в все-таки образуются и другие вещества. Их мало, но они есть. Прежде чем установить строение того вещества, которое вас интересует, вы должны разделить полученный материал на индивидуальные компоненты. Поэтому на голландском языке "химия" — это "разделение".

И с помощью современных физических методов мы имеем возможность исследовать все элементы полученного вещества. Причем изучать их "со всех сторон" — и вам приходит на помощь вычислительная машина. Любопытно, что органическая химия сегодня использует все, что изобрели физики, гораздо энергичнее и объемнее, чем они.

— Парадокс! А почему это происходит?

— Потому что такова иерархия наук. Сначала идет математика, потом физика, биологи и далее науки о Земле, гуманитарные науки. Математика — абсолютно точная наука и абсолютно абстрактная. Ей не нужно знать, к чему относится то или иное число, она просто все описывает и весьма точно. Физики, уже используя математические методы, исследуют какие-то предметы и изучают разные явления. Кстати, это ограниченная область… Если же мы переходим в мир химии, то сразу же попадаем в уникальный мир. Во-первых, это более сложная материя. И, во-вторых, химики в отличие от физиков сами создают вещество. Правда, они могут сами с помощью слияния ядер создавать новые элементы…

— Но их мало! Только что официально признаны два новых: 114-й — "флеровий" и 116-й — "ливерморий", которые получены в Дубне академиком Оганесяном. Так что тут особенно "не разбежишься"…

— У физиков получение новых элементов — экзотика, а у нас новых материалов — повседневность. Не спорю — работа у них интересная и увлекательная, но если говорить о разнообразии, о широте поиска, о нестандартных решениях, то приоритет я все-таки отдаю химии. И особенно органической — тут возможностей неограниченное количество и границ поиска нет.

— Как известно, кулик хвалит свое болото…

— Я стараюсь быть объективным, хотя это и трудно из-за моего личного пристрастия…

— Что вас привлекло в химию, которую вы так возносите и которую вы так любите?

— Разнообразие органических молекул поражает. Я могу прочитать двухчасовую лекцию об углероде, который в основе всего живого, Из молекул углерода образуется огромное количество связанных между собой атомов. Нет ни одного элемента, который образовал бы связи сам с собой. Возьмем кислород. Предел связей у него — три атома. Причем озон уже неустойчив. Берем азот.

Три атома, и все. Академик Тартаковский сделал почти невозможное: он соединил десять атомов. Это уже рекорд. Но он пошел на разные хитрости, использовал соединения азота и кислорода и так далее. В общем, требуются изощренные приемы, чтобы соединять атомы одного вида. Кремний, хоть и аналог углерода, тоже не знает связей своих атомов, с другими — пожалуйста.

Углерод уникален. Берем полиэтилен. Десятки тысяч атомов соединены между собой. Фигура любая: плоская, пространственная… Хотите в виде кубика — пожалуйста, желаете сферу — и ее получаете, шарик — и вот уже шестьдесят атомов соединились… Ну и так далее… Хотите графен — пожалуйста… Что меня интересовало, когда я был студентом? На лекции слышу, что уникальная молекула бензол.

Ее представляют в виде всевозможных черточек — понимаете, что я имею в виду… А кто это видел? Спрашиваю себя… Да, и не снится ничего, как великому нашему предшественнику, когда он увидел во сне, как мартышки бегают по кольцу вместо электронов… Как доказать, что в бензоле шесть атомов углерода и шесть водорода и все они одинаковы? И когда впервые я взял ампулу, записал спектр ядерного магнитного резонанса, обнаружил единственный сигнал от водорода, я понял, что вижу эту молекулу. Далее любое превращение становится "видимым", у вас появляются "глаза", и вы уже можете контролировать процесс: исходное — промежуточное — конечное…

— То есть физики делают вас, химиков, зрячими? И что вы увидели в этом новом мире?

— Гармонию. Мы видим, как вещества самоорганизуются. Возникла субмолекулярная химия. Она позволила проникнуть в глубь материи, понять, что там происходит. Главное в природе, конечно, самоорганизация. Возьмем, казалось, самое простое. Молекула воды. Ее химическую формулу знает каждый школьник. Но простота кажущаяся, потому что образуются цепочки молекул, очень сложное "отношения" между атомами и структурами…

— То, что кажется простым, на самом деле очень сложное?

— Конечно. Почему такая простая молекула, как вода, кипит при ста градусах? Почему требуется так много энергии, чтобы это происходило? А метиловый спирт, в котором тот же водород, кипит уже при 65 градусах. Молекулярный вес у него больше, чем у воды, а точка кипения ниже…Из той же "водородной группы" — демитиловый эфир. У него температура кипения минус двадцать градусов… И так далее. Короче говоря, в мире молекул существует огромное количество взаимосвязей. Органическая химия хороша тогда, когда начинаешь понимать все эти взаимосвязи, и на каком-то этапе возникает новый уровень понимания этой науки.

— Погружение в молекулярные структуры?

— И это очень увлекательно!

— Вы же не просто исследуете молекулы, но и пытаетесь их конструировать?

— Мы пытаемся разработать новые методы модификации этих молекул. В свое время мне повезло: я попал в группу к Олегу Николаевичу Чупахину. Он был еще доцентом…

— Ему не верили. Коллеги утверждали, что он не на верном пути…

— Его идеи, его концепция не воспринималась, так как не имела серьезных экспериментальных подтверждений. В этой области вообще не было серьезных работ. Он задался целью замещать водород…

— Это была попытка конструировать новые вещества?

— По сути дела — безусловно. Как все новое, его идеи подвергались сомнениям и недоверию.

— Вы что заканчивали?

— Я закончил Уральский политехнический институт имени Сергея Мироновича Кирова в 1973-м году.

— И сразу пришли в науку?

— Я начал работать на 2-м курсе. Меня пригласил академик Постовский в студенческое общество.

— Что это такое?

— В то время существовали студенческие научно-технические общества. Это был своего рода клуб, в котором студенты вместе с преподавателями пили чай, беседовали на разные темы, отмечали дни рождения и параллельно обсуждали какие-то научные задачи и проблемы. Они были довольно скромными, но они вызывали у нас интерес, а преподаватели к нам присматривались. Чупахин был в этом клубе лидером, потому что Постовский появлялся в нем довольно редко. Каждый из нас пытался ставить какие-то эксперименты, и это было довольно интересно.

— А сейчас что-то подобное есть?

— Нет. Тогда была совсем иная атмосфера. Сейчас есть обязательные работы для студентов, одно время даже навязывалась исследовательская работа. Но той атмосферы нет, к сожалению…

— Любовь к химии родилась тогда?

— Не могу характеризовать таким словом как "любовь". Просто было интересно заниматься исследованиями. Я увлекался и другими отраслями науки. Год жил в общежитии на физтехе, чуть было не перешел на этот факультет. Но именно в студенческом обществе я понял, что-то, что изобретают физики, нужно химии. Так и остался в химии, о чем не жалею.

— А какова судьба тех ребят, которые были в вашем клубе?

— Некоторые ушли в науку, другие — на производстве. Случается, встречаемся.

— Чем вы гордитесь сегодня?

— Тем, что мы сохранили традиции уральской школы органической химии, которую создали академики Постовский и Чупахин. Прежде всего, это химия гетероциклов.

— Что это такое?

— Если у вас только из одних углеродных атомов построена циклическая система, то это кардоцикл. Если вы внедряете любой другой элемент, к примеру, серу, фосфор, кислород, азот и другие, то вы получаете гетероциклы. Если брать в целом всю химию, то гетероциклическая область занимает в ней весьма существенную долю. Почему так? Достаточно, на мой взгляд, упомянуть, что на ней держится вся медицинская химия. Да и вообще, все живое, то есть вся наша жизнь.

— А почему это случилось именно на Урале?

— Из-за Исаака Яковлевича Постовского. Он занимался в Мюнхене в лаборатории Нобелевского лауреата Ганса Фишера гетерациклами. А учился на рубеже Х1Х и ХХ века. Как я представляю химию того времени? Это занятие исключительно для людей высшего сословия. Граф, устав от скучных повседневных дел, надевал белые перчатки, приходил в лабораторию и пытался как-то соединять разные вещества, чтобы удовлетворить свое любопытство. Отсюда увлечение того же Постовского бабочками.

Дело в том, что интерес к ним у немцев тогда был высокий. Выделяли из крылышек пигмент и изучали его химическое строение, чтобы как-то его использовать. В частности, на этой основе создать красители. Или еще что-то. Человек, как известно, подражает природе, и это его качество лежит в основе органической химии. Постовский начал работать на Урале, а потому его школа и обосновалась здесь.

— Так сказать, прилетела на крыльях бабочки!?

— Постовский не скрывал этого своего увлечения… гетероциклической химии родилась медицинская, которая на Урале прижилась.

— И очень эффективно! Насколько мне известно, вы создали для лечения разных болезней уникальные препараты, лучшие в мире!

— Сделали, в том числе… Ведь гетероциклическая химия имеет много проявлений.

— Например?

— Вместе с лабораторией Михаила Михайловича Краюшкина работаем по так называемым "молекулярным переключателям". Это устройства для электроники будущего. В их основе лежит простое свойство молекул: под действием одного кванта смыкается, под действием другого — размыкаться. В отличие от выключателей на стенке, которыми пользуемся, "молекулярные" никогда не ломаются, работают надежно и вечно.

— Пока кванты есть…

-Точно: есть квант — открылась, есть квант — закрылось… И таких срабатываний бесконечно, а механические переключатели рано или поздно, но обязательно ломаются и выходят из строя. Ну и, конечно, гетероциклическая химия — это получение лекарств. 80 процентов из их общего количества приходится на нашу область. И тут возможности поистине безграничны, что химики-органики демонстрируют буквально ежедневно — открытия следуют за открытиями… Я не могу не сказать еще об одной особенности химии Урала. Она связана с фтором. Академик Постовский был привлечен к Атомному проекту.

Он создавал специальные смазки на основе органики. Были получены прекрасные результаты, что позволило начать развивать химию фтора. Сначала на Урале, потом в Советском Союза, а затем и во всем мире. Сразу в трех странах — у нас, в США и Японии — ученые поняли, что открывается широчайшая область для исследований и что в этой области химии можно получать выдающиеся результаты. И ожидания в полной мере оправдались.

— "Фтор"- для атомщиков звучит привычно…

— Но в органических молекулах его нет! В какой-то экзотической водоросли его обнаружили, но там фтора ничтожное количество. Этот элемент принадлежит неживой природе. Но сегодня если мы оцениваем фармацевтику, то там добрых 30 процентов фторсодержащих веществ. Атомный проект инициировал новые применения фтора, а, следовательно, и развитие этой отрасли науки на Урале. Принято считать, что Урал — это атомный щит Отчизны. Действительно, здесь находятся крупные ядерные центры, здесь создавались первые предприятия по получению плутония и урана-235. Но следует, на мой взгляд, понимать, что создание атомного оружия — это и расширение научного поиска, создание новых отраслей промышленности, в том числе и химической.

— Судя по всему, органическая химия стремительно расширяется, и нет этому процессу предела?

— Возражать не буду, потому что это действительно так. Нынешний мир невозможно представить без полимеров, без материалов, созданных химиками-органиками. А ведь совсем недавно все было иначе. Когда я поступил в школу, то удивлялся пластиковой ручкой. Удивлялись шарику, который вытеснил перьевую авторучку мгновенно. Недавно все это происходило, на наших глазах…

Но все-таки должна быть у науки и ученых сверхзадача? Изменение материального мира — это, конечно, благородно и важно, но есть ли цели глобальные, не сиюминутные?

— Безусловно. От органики мы делаем шаг к биологии. Рождается биохимическая наука. Без нее понять смысл и суть жизни просто невозможно.

— Зная вас много лет, я прежде всего понимаю, что исследования, химия, — в общем наука, для вас самое главное. В лаборатории мы себя чувствуете как рыба в воде. А что привлекло вас в новой области, то, что называется "организация науки". Почему вы пошли сначала заместителем председателя Уральского отделения РАН, а затем и возглавили науку Урала? Неужели это столь же увлекательно, как и исследовательская работа?

— Вы поставили вопрос и сами на него ответили. Действительно, и эта грань науки нужна, полезна, и интересна. Хотя многое было случайным… Мне сделали предложение, от которого трудно было отказаться. Я был профессором кафедры органической химии в родном Политехническом институте. Я не работал в системе Академии наук, но в 1997 году меня избрали член-корреспондентом РАН. И академик Черешнев, возглавлявший тогда Отделение РАН, предлагает мне стать его заместителем.

Честно говоря, я не представлял, что такое Академия наук и какова ее роль. Я был классическим профессором вуза, а потому Академия была далеко. Но я быстро понял, что это новые возможности и для развития органической химии, и для становления нашего института. Ну, а дальше все "закрутилось" и "завертелось". Академия наук — сложная система, и чтобы ее понять и освоить требуется немало лет. До конца ее понять невозможно, слишком много взаимосвязей…

— Совсем как в органической химии?

— По крайней мере, не менее интересно.

— Получили представление о масштабах нашей науки?

— Безусловно. Хотя есть еще области, которые я не до конца чувствую. Что же касается всех сорока институтов Уральского отделения РАН, то у меня четкое представление об их достижениях и проблемах, о том, чем и как они занимаются. Меня не нужно вводить в курс дела, когда приезжаю в тот или иной институт.

— А как бы вы оценили роль Академии наук России в судьбе страны? Мне кажется, что в обществе искаженное представление о ней…

— Вопрос сложный. Мне тоже кажется, что роль Академии наук сегодня в правительстве воспринимается неадекватно. Пришло новое поколение чиновников, которые неадекватно понимают системную роль Академии в жизни России. Они многое не знают и не понимают, но тем не менее берут на себя смелость судить обо всем. А ведь сегодня по любому вопросу можно получить консультацию в Академии наук, основанную на научных знаниях, на эксперименте, на анализе мировых тенденций. Возьмем, к примеру, контроль сейсмической опасностью. Академия наук располагает уникальной и разветвленной базой сейсмических станций и институтов.

Это часть нашей системы национальной безопасности. Многое есть у Академии наук. Но главное — интеллектуальная научная среда за многие годы сформирована в институтах Академии наук. Уберите их из Москвы, и разрушится образование, культура, уровень жизни. Тот же университет утратит все свои позиции, потому что в нем сегодня работает около двухсот членов Академии. Они дают молодежи добротные знания — то, что самое ценное в современном мире.

— Питательная среда… Мне сейчас пришел в голову такой образ. Был Арал. Я застал еще те времена, когда там была вода. И было много рыбы. А сейчас приезжаешь — вокруг песок, корабли утопают в нем, все безжизненно… Так и со страной будет, если погибнет Академия наук.

— Согласен. Да и восприятие Академии в обществе нужно изменять. Тут огромную роль играет пресса. Сейчас многие искажают образ Академии, стремятся унизить ее. Чтобы не быть голословным, приведу недавний пример. В одной из газет появился снимок с Общего собрания РАН. Сфотографировали очень пожилого человека с палочкой на фоне надписи "Общее собрание РАН", а заголовок дали издевательский: "Излечение от РАН"…

— Я видел это фото. Правда, газетчики не написали, что на фото выдающийся ученый, Герой Социалистического труда, один из великих конструкторов, которым страна гордится. Мне было стыдно за своих коллег, которые столь невежественны и которые в погоне за звонкой фразой способны на любую мерзость… Впрочем, не имеет смысла их обсуждать — слишком много чести!

— Создается образ немощной, устаревшей организации, где работают одни старики. Так, к сожалению, часто пишет пресса. А я скажу вам: на Урале из трех тысяч исследователей более тысячи до 35 лет. И только в этом году мы выдали 280 сертификатов молодым ученым на жилье. Это вполне зрелые и увлеченные люди, которые работают в системе РАН очень хорошо.

— Вам вручали Государственную премию. Но показали подробно только Спивакова и руководителей телевидения России, а вас как-то мимоходом. Мне стало обидно: ведь ваша группа добилась выдающихся результатов, вы создали уникальные лекарственные препараты, но почему-то для "здоровья нации" важнее телевизионные передачи…

— Честно говоря, это меня не трогает. Обижает другое. Церемонии в Америке или на Западе показывают по телевидению полностью, иногда часами, а вручение той же Демидовской премии "не замечают", а ведь ее получают выдающиеся ученые России. Некоторые из них потом становятся Нобелевскими лауреатами. Могу заверить вас — уровень Демидовских премий нисколько не ниже, а подчас и выше Нобелевской.

— Абсолютно согласен!… И последнее: есть удовлетворение от той работы в руководстве РАН, которую вы ведете?

— Удовлетворение есть, когда удается что-то сделать. На Урале мы поставили перед собой амбициозную цель: достичь мирового уровня по ряду направлений. Отдельные достижения есть, но речь идет об определенной политике в науке, о стратегии для всех. Мы стимулируем перспективные работы, развиваем международное сотрудничество, приглашаем к себе крупных зарубежных ученых. Надеемся и на плодотворное сотрудничество с Уральским Федеральным университетом, который создан у нас.

Вместо послесловия: только цифры и выводы

Уральское отделение РАН — мощная ветвь отечественного "академического древа" со столицей в Екатеринбурге. Научные центры УрО расположены в Перми, Сыктывкаре, Архангельске, Челябинске, Ижевске, Оренбурге. Это многоотраслевой научно-исследовательский комплекс, включающий 39 институтов, крупнейшую на Урале научную библиотеку, научно-инженерный центр, сеть исследовательских стационаров. В Уральском отделении РАН свыше 3600 научных сотрудников, из них 35 — действительные члены и 57 члены-корреспонденты РАН, более 600 докторов наук и 1700 кандидатов наук.

Читайте все публикации в серии "Чаепития в Академии"

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"