НОБЕЛОВИ ЛАУРЕАТИ / 1987 г. / ХИМИЯ / ЧАРЛЗ ПЕДЕРСЪН

Чарлз Педерсън (Charles Pedersen)

3 октомври 1904 г. – 26 октомври 1989 г.

Нобелова награда за химия (заедно с Доналд Крам и Жан-Мари Лен)

(За разработването и прилагането на молекули със структурно-специфични взаимодействия с висока избирателност.)

Американският химик Чарлз Педерсън е роден в Пусан (Корея). Баща му Бреде Педерсен, норвежки морски инженер, още в младостта си се установява в Далечния Изток. Той изоставя морското дело и става инженер-механик в рудник на територията на днешна Северна Корея. Майката на учения, Такино Ясуи, е японка, която се занимава в Корея с търговия, когато среща баща му.

На осем години Чарлз е изпратен в Япония, за да постъпи в училище към женски манастир в Нагасаки, а на десет години започва да учи в католическия колеж „Свети Джоузеф“. Там Педерсън получава средно образование и слуша първия си курс от лекции по химия.

След това постъпва в Дейтънския университет в Охайо (САЩ), където по това време се установява да живее семейството му. Като получава степента бакалавър по инженерна химия, Педерсън отива в Масачузетския технологичен институт, където е удостоен със степента магистър по органична химия.

През 1927 г. Педерсън започва работа в компанията „Дюпон“ в Уилмингтън, щат Делауер. Той остава да работи в научната лаборатория на компанията. Проучва разтворимите в мазнини утаители на мед и успява да намери първия качествен метален инактиватор за нефтопродуктите. В резултат от това започва да се интересува от влиянието на различните лиганди върху каталитичните свойства на медта и работи в тази област в продължение на няколко години. По-нататък се занимава с окислителното разграждане на нефтопродуктите и каучука. В края на 40-те и началото на 50-те години Педерсън започва да се интересува от фотохимията на някои нови вещества, открива полимеразационни асоциатори и създава няколко нови полимери.

През 1960 г. Педерсън се връща към изследванията в областта на координационната химия и започва да проучва ефектите на на би- и полидентатните лиганди върху каталитичните свойства на ванадилната група. По време на един от експериментите той получава кристали (които се оказват дибензо-18-краун-6), наречени краун-етери (crown – корона на английски език), които са структурна особеност – празен вътре и подвижен пръстен от въглеродни атоми, свързани с кислородни атоми. Като варира размера на цикъла, той установява, че краун-етерите са способни да свързват избирателно някои катиони, поставяйки ги в центъра на своята „корона“.

Неговото откритие е разширено от французина Жан-Мари Лен и американеца Доналд Крам. Резултат от паралелните усилия на тримата изследователи е синтезът на молекули, които могат да реагират избирателно съм други молекули, също както ферментите се свързват с други природни молекули.

Краун-етерите и криптандите се разглеждат отначало като модели на системи, способни към избирателно свързване. Оказва се, че те могат да служат и като модели на биологични транспортни системи. По-нататък се установява и ролята на подобни съединения при моделирането на ферментите. Краун-етерите се оказват първите синтетични аналози на природните вещества, пренасящи йоните на алкалните метали през клетъчната мембрана. Тези преносвачи, наричани йонофори, действат по същия начин като краун-етерите, макар че имат по-сложна структура. Природните преносвачи на катиони се отнасят към така наречените превключващи йонофори. Преминавайки вътре в клетката, под влиянието на определени въздействия те прехвърлят катиони и се връщат бързо за следващи. Скоростта на такива операции може да достигне няколко хиляди в секундата, при което често те се движат срещу градиента на концентрация.

Крауните и криптандите, като вещества, свързващи селективно едни или други йони, са перспективни за медицината като средства за лечение на металодефицитните и металонаднормените състояния.

Тази изследователска област се разширява бързо, като се развива в това, каето Лен нарича по-късно с термина „супрамолекулярна химия“. Супермолекулярната химия изучава всестранните аспекти на взаимодействието на молекулата „гост“ с молекулата „стопанин“. Какво е супермолекулярна химия? Лен я определя като химия на междумолекулярните връзки, проучваща асоциацията на две или повече химични частици, а също така структурата на подобни асоциации. Тя лежи извън пределите на класическата химия, изследваща структурата, свойствата и трансформацията на отделните молекули. Ако тя се занимава предимно с реакциите, при които се разкъсват или се образуват валентни връзки, супрамолекулярната химия проучва изключително невалентните взаимодействия: водородната връзка, електростатичните взаимодействия, хидрофобните сили и структурите „без връзка“. Както е известно, енергията на невалентните взаимодействия е 1-2 по-ниска от енергията на валентните връзки, но ако те са много, водят до образуване на здрави и едновременно с това гъвкаво променящи своята структура асоциати. Именно съчетанието на здравина и способност за бързо променливи изменения е характерно свойство на всички биологични молекулярни структури: нуклеиновите киселини, протеините, ферментите и преносвачите на частици.

За кратко време супрамолекулярната химия се развива в обширна област от знания, включваща няколко направления. Важно направление в изследванията през последното десетилетие става синтезът на съединения, способни да образуват комплекси от вида „гост-стопанин“ с органичните молекули. Това е нужно за разделянето и пречистването на органичните вещества и на тяхната активация, за да се създават лекарствени препарати от ново поколение и за да се решават много други научни и приложни задачи.

Педерсън се пенсионира през 1969 г. Като пенсионер се занимава с риболов, градинарство, изучаване на живота на птиците и поезия.

През 1947 г. Педерсън се жени за Сюзън Олт и се установява в глад Сейлъм, щат Ню Джърси, където живее до края на живота си.

Превод от руски: Павел Б. Николов