НОБЕЛОВИ ЛАУРЕАТИ / 1976 г. / ХИМИЯ / УИЛЯМ ЛИПСКЪМ

Уилям Липскъм (William Lipscomb)

9 декември 1919 г. – 14 април 2011 г.

Нобелова награда за химия

(За изследването му на структурата на бораните, изясняващо проблемите на химичната връзка.)

Американският физикохимик Уилям Нън Липскъм е роден в Кливланд (щат Охайо) в семейството на Една (Портър) Липскъм и Уилям Н. Липскъм. Една година след раждането му семейството се мести в Лексингтън (щат Кентъки). Като завършва средно училище, Липскъм постъпва в Кентъкския университет и през 1941 г. получава степента бакалавър по химия. През същата година започва аспирантура по физика в Калифорнийския технологичен институт. Но, поощряван от Лайнъс К. Полинг, един от неговите професори, а по-късно негов научен ръководител при подготовката на докторската му дисертация, Липскъм се връща след една година към изучаването на физическа химия. В периода между 1942 и 1945 г., като прекъсва своите научни занимания, той прави свързани с военните нужди проучвания за Управлението за научни изследвания и развитие на САЩ.

Като се връща през 1945 г. в Калифорнийския технологичен институт, Липскъм получава на следващата година докторска степен за дисертация на тема, свързана с рентгеновата кристалография и дифракционното излъчване на електрони от органичните съчинения. След това заема длъжността асистент-професор по физическа химия в Минесотския университет, където става през 1950 г. адюнкт-професор, а през 1954 г. - професор. През 1959 г. Липскъм се мести в Харвардския университет на овакантено професорско място и от 1962 до 1965 г. ръководи там химическия факултет. От 1971 г. е професор по химия в Харвард.

Още в Калифорнийския технологичен институт ученият започва да се интересува от процеса на образуване на химичните връзки в борните хидрати, известни също така като борани. Няколко от тези рядко срещащи се в природата съединения са синтезирани от представител на предходното поколение учени - немския химик Алфред Щок. Молекулярната структура на бораните остава неизвестна, но техните емпирични формули дават основание да се предполага наличието на любопитни характерни особености в химичните им връзки. Интерпретацията на тези особености, предложена от Полинг, по това време водещ авторитет в областта на теорията за химичните връзки, се струва на Липскъм не съвсем безупречна.

Когато се мести през 1946 г. в Минесотския университет, Липскъм решава да докаже, че някогашният му учител греши. Химията на бораните се смята по това време не само за дълбока тайна, но и за изключително сложна област, тъй като бораните са силно летливи, нестабилни и даже взривоопасни. Липскъм разработва нова технология за изучаване на тези съединения чрез дифракция на рентгенови лъчи при вакуум и ниска температура и успява да опише подробно техните структури като клеткоподобни многостени.

Но Липскъм иска да реши загадката на бораните не само емпирично, а и теоретично. Господстващата по това време теория твърди, че атомите в молекулите на бораните се държат заедно с помощта на ковалентни (двуцентрови) връзки, иначе казано - два атома, образуващи химична връзка, се свързват с двойка електрони. Проблемът се състои в това, че от позицията на тази теория е невъзможно да се обясни установената от Липскъм структура на бораните. Атомът на бора има прекалено малко свързващи електрони, за да ги раздели с броя на атомите на водорода, с които те, както е известно, се свързват. В работата, осъществена през 1953 г. заедно с химиците Брайс Крофорд и У. Х. Еберхард, съобщение за която се появява на следващата година в “Списание за химична физика” (“Journal of Chemical Physics”), Липскъм изказва предположение, че недостигът на електрони е в действително мним. Тримата учени се придържат към гледната точка, че някои от атомите в молекулите на бораните участват в трицентрови връзки, при които двойка електрони обединява или три атоми бор, или два атоми бор и един атом водород, образувайки така наречения водороден мост. “Осмелихме се да направим няколко пророчества - пишат те по-късно, - утешавайки се предварително, че ако ни е съдено да попълним редиците на неуспешните предсказвачи в областта на химията на бораните, ще се озовем в най-добра компания”.

Тяхната концепция за трицентровите връзки обаче се оказва не само правилна, но и се превръща в ключ към нова топологична теория за образуването на химичните връзки при бораните. Тя обяснява структурата на бораните и предсказва възможността за поява на нови съединения. Ръководейки се от нея, химиците създават голямо количество клеткоподобни молекули. Нещо повече, Липскъм използва тази нова модификация на теорията за химичните връзки за опознаване на реакционните способности на карбораните, които се използват при синтеза на полимери, проявяващи удивителна устойчивост на термична и химична деструкция. Бораните на Липскъм явно ще се окажат полезни и при противораковата радиационна терапия. В списание “Наука” (“Science”) Ръсел Граймз изказва предположение, че карбораните ще повлияят силно върху бъдещия органичен синтез след “революцията” в представите за ковалентната връзка, която е предизвикана от работата на Липскъм върху химията на бораните.

Когато Липскъм отива в Харвардския университет, приоритетът в изследователската му програма е насочен към химията. Особено внимание той съсредоточава върху изясняване на структурата на сложните протеини като средство за проучване на механизмите на техните функции в човешкия организъм.. Тази работа е свързана с решаването на извънредно сложен проблем заради големината на протеиновите молекули. Принципно новаторският подход на Липскъм се състои в използването на технология за дифракцията на рентгеновите лъчи и на възможностите на компютрите. Най-големият негов успех в това изследване е свързан със структурния анализ на храносмилателния фермент карбоксипептидаза А, който го насочва към предполагаемия механизъм на активността на този фермент. Занимава се също с проблемите на регулиращия фермент аспартаттранскарбамоилаза, който контролира стадиите на синтез на основните намиращи се в организма на човека и животните аминокиселини. Така този фермент е решаващ за нарастването на клетките във всички живи организми.

Достиженията на Липскъм се обясняват не само със смелостта на неговото научно въображение, но и с многостранността и гъвкавостта на неговите подходи. Ето какво казва за това ученият: “По образование съм физикохимик. Научната степен, която получих, се отнася към областта на физическата химия. Преди работех в сферата на неорганиката... сега - като биохимик. Но не търсете тук противоречия. Става въпрос все за структури и функции”.

През 1944 г. Липскъм се жени за Мери Адел. Съпрузите имат син и дъщеря. През 1983 г. двамата се разделят и през същата година Липскъм регистрира брак с Джийн Евънс, която работи като художник в издателство.

“Фермер от провинцията, дошъл в града” - така описва учения авторката на книги за науката Ребека Роулз. Липскмън има своя лаборатория, чийто колектив ръководи, проявявайки завидно чувства за хумор. Колегите и студентите му са много привързани към учения и знаейки, че е израснал в Кентъки, го наричат “полковник”. Липскъм свири на кларнет с почти професионално майсторство (“Камерната музика е моята неугасима страст” - си признава ученият), в своите научни статии цитира Луис Карол и е член на дружество от поклонници на Шерлок Холмс.

Липскъм е удостоен с множество награди. Сред тях са: наградата за изключителни заслуги на Американското химично дружество (1968 г.), наградата Джордж Ледли на Харвардския университет (1971 г.), наградата Петер Дебай за физическа химия (1973 г.) и наградата Рамсен (1976 г.) Американското химическо дружество. Член е на Американската академия на науките и изкуствата, на американската Национална академия на науките, а също така е чуждестранен член на Нидерландската кралска академия на науките и литературата. Присъдени са му почетни степени от Кентъкския, Харвардския, Лондонския и Лонгалъндския университет, както и от университета “Рутгърс” и колежа “Мариета”.

Превод от руски: Павел Б. Николов