Кто вы, мистер Раймер?

Реакция Раймера — Тимана — самый удачный способ промышленного превращения недорогого гваякола (1) в недорогой ванилин (2) и ещё несколько не отделимых от него изомеров.

Обычному читателю эта реакция известна как ничем не примечательный метод введения формильной группы в ароматические соединения — один из четырёх или пяти.

Synthesis_vanillin_3.svg

Авторы этой реакции тоже малоизвестны — и напрасно, потому что в литературе из-за этих фамилий возникла некоторая путаница, в которую сложно поверить.

spacer

Часть вторая. На чудо надейся, но сам не лажай.

Наивность и вера в чудо — самые главные враги, когда желаешь достичь какой-то цели.

В течение полугода химик Вася просматривал сайты различных научных групп за бугром и обнаружил для себя две крайние ситуации. Либо веб-страница профессора «мертва» и не обновляется уже несколько лет, либо работа кипит, и все последние новости и достижения упомянуты в различных разделах сайта. Нутро подсказывало, что лучше выбрать вторую группу профессоров: «Если у них есть время на работу с сайтом, значит найдется время и на аспиранта», — подумал Вася, оставаясь ещё таким же наивным и «зелёным», как большинство студентов до первой сессии.

Составив список из пяти «светил буржуйской науки», на сайтах которых хоть как-то упоминалось о том, что по вопросам потенциального Ph. D. можно писать, Вася принялся старательно спамить рассылать мотивационное письмо и резюме.

spacer

Ферменты: уникальные катализаторы

В живых организмах протекает огромное количество химических реакций. Их продуктами практически всегда являются сложные молекулы, содержащие самые разнообразные функциональные группы и фрагменты. Самым интригующим является то, что большинство из таких молекул довольно сложно получать, используя подходы органического синтеза: трудно контролировать региоспецифичность, стереохимию и селективность в целом. А природа справляется с этим быстро и красиво.

Исследования, призванные ответить на вопрос, как именно природа решает столь сложные синтетические задачи, начались еще в 19-20 веках. Ключевым моментом были изыскания Луи Пастера: он изучал превращение углеводов в этиловый спирт под действием дрожжей. Его выводы послужили предметом яростных споров. Пастер считал, что превращение протекает за счет некой »живой силы», которую нельзя отделить от дрожжей. Иная точка зрения была у Юстуса Либиха, считавшего, что превращение — обычный каталитический процесс. Конечно, точка зрения Либиха тоже не была полностью верна, т. к. он считал, что превращение возможно лишь после смерти дрожжей. А точку в этом споре поставил Эдуард Бухнер (не спутайте с Эрнстом Бюхнером!) который показал, что бесклеточный дрожжевой сок осуществляет обсуждаемое превращение. С этого начались бурные биохимические исследования, и в 1926 был успешно выделен первый фермент. Спустя несколько лет человечеству удалось выделить еще несколько ферментов, и было признано, что фермены имеют белковую природу.

spacer

50 дихлорпроизводных

Сейчас разгар сентября, и многие из нас находятся на полосе разгона. Пока мы дорабатываем свои черновики, позвольте предложить вам отличную иллюстрацию по теме «Изомерия» для продвинутых учеников и студентов. Фактически, это очень короткая задача с очень длинным решением, которую можно использовать как пример либо как собственно задачу на проверку сообразительности. Подробный разбор этой задачи мы с коллегами опубликовали в прошлом году в журнале Біялогія і хімія. Юрисконсульт журнала пояснил мне, что я могу перепечатывать текст статьи, где захочу (хоть вопрос был и не про это), поэтому держите. Уверен, отзыв и число прочитавших здесь будет поболее, чем в оригинальном издании. 

Понятие об изомерии впервые изучается в 9 классе в рамках темы о насыщенных углеводородах [1] и впоследствии становится основой для различных задач. Помимо классических упражнений, предлагающих ученику изобразить структурные формулы всех возможных изомеров для вещества с той или иной молекулярной формулой либо найти общее число таких изомеров, существуют задачи, которые формулируют условие в обратную сторону. Зная число изомеров, необходимо установить молекулярную формулу или строение органического вещества [2]. Подобные задачи гораздо менее распространены и плохо решаются простым перебором возможных вариантов, однако они в большей степени связаны с реальной практикой, поскольку химики XIX века использовали число образующихся в реакции изомеров как инструмент для установления структуры исходного соединения [2].

Задачи, связанные с числом изомеров, представляют интерес также и в силу многоуровневого значения термина «изомерия». Если в задачах, требующих перечисления изомеров, как правило, автор оговаривает, какой тип изомеров он имеет в виду (структурные, геометрические, диастереомеры, энантиомеры), то в задачах с обратным условием такого уточнения может не быть. Как следствие, в зависимости от глубины понимания явления изомерии, ученик может предложить одно из нескольких решений, более или менее полное.

В данной статье мы рассматриваем несколько вариантов решения сложной задачи на изомерию органических соединений с обратной формулировкой условия, демонстрируя возможность использования таких задач в олимпиадах и на факультативных занятиях в качестве заданий повышенной сложности.

spacer

Часть первая. Как всё начиналось.

«Девять часов… Пора…»

Химик Вася упаковал несколько копий диссертации, статей и специальную форму на сдачу диссертации для начала официальной процедуры защиты. Загрузив все в рюкзак, он пошел в отдел аспирантуры, чтобы быть первым в очереди к местному бюрократу, через руки которого проходят все документы. Заняв почетное первое место в очереди, Вася стал потихоньку понимать, что вся эта история длиной в четыре года, полная немыслимых достижений и досадных разочарований, подходит к концу.

spacer

Нескучная химия

Благой целью этой серии я заявил превращение органической химии в нескучный предмет. В этом году я (с вашей помощью) буду собирать материалы, которые могут помочь учителям-практикам сделать занятия интереснее. Но сначала оговорим базовые принципы. Список открытый, поэтому высказывайте мысли.

spacer

В чем отличие биосинтеза от оргсинтеза?

Главное различие между биосинтезом и синтезом в колбе заключается именно в подоплеке синтеза веществ: живые организмы очень динамичны, каждая секунда для них многое значит, а вот группа исследователей в лаборатории располагает гораздо большим запасом времени. Грубо говоря, если органики в ближайшие несколько секунд не получат вещество, то их не никто не убьёт, а вот живая клетка, не синтезировав некоторое вещество в нужный момент времени, с большой вероятностью умрёт.

spacer

Под тягой — 2

Однажды у меня на комнате отключили тягу. То ли плановый ремонт, то ли сгорело что-то. Реагенты есть, еда есть, работа есть — а тяги нет. И мерзкий запах этилацетата мешает наслаждаться всем остальным: и реагентами, и едой, и работой.

Вы думаете, я перестал работать? Нет, не перестал. Мы вообще не перестаём работать по мелочам, отключают ли нам тягу или меняют ли окна. Если комната в строительной пыли, мы не перестаём перегонять растворители. Если температура воздуха в комнате приближается к +30 °С, мы тоже работаем, потому что у важных людей в комнате кондиционеры.

В общем, я к чему. Пару месяцев назад я остановил блог «Под тягой», чтобы взять передышку и обдумать новый формат. Надеюсь, на вашу жизнь это не повлияло ровным счётом никак, и вы продолжили наслаждаться жизнью.

Сегодня мы представляем новый формат — вторую жизнь блога. На этот раз под авторством многих людей. На этот сезон мы запланировали три постоянные серии записей.

Я хочу обсудить преподавание органической химии под необычным углом. Не только школьникам и студентам она кажется бессвязным набором реакций. Взгляните на некоторые хорошие учебники: имена, схемы, имена, схемы, новый параграф, здоровый сон. Но если эти имена, реакции и вещества наполнить живым смыслом, реальными историями и красочными примерами, на мой взгляд, органическая химия может заиграть новыми красками. Кто как не учёные ex professo могут привнести это наполнение?

В этом году к блогу присоединяется Артём из МФТИ, взявший на себя нелёгкий труд донести до химиков биохимию в интересном для них ключе. Нас ожидают синтез в живой природе, метаболизм, биокатализ и биомиметика. То, чего мы давно хотели? Ленинджер с человеческим лицом? Пока не знаю, но с интересом посмотрим. Добро пожаловать!

Наконец, ещё одним постоянным автором будет химик Вася. Вам наверняка знаком этот персонаж. В 1983 году он нашёл во дворе гранату и пытался проанализировать её химический состав. В 1992 году он залил марганцовкой страницу с уравнениями химических реакций, из-за чего вам, возможно, пришлось немало потрудиться восстанавливая текст под пятнами. В 2004 году химик Вася — неизменно юный — нашёл на заброшенном складе старую склянку с надписью «…бическая кислота» и не смог самостоятельно разобраться, что это такое. Вы знали, что в 2016 году он повзрослел и погнался за степенью кандидата наук в иностранном университете? Всё узнаете, но никому не рассказывайте.

Ещё одна важная вещь, которую вы должны знать. Постоянных авторов здесь трое, но мы рады каждому автору. Если у вас есть идеи, предложения и слова, которые вам нужно высказать или обсудить, эти страницы ваши. В этом году редакция не осилит редактировать больше трёх постоянных серий, поэтому с глобальными замыслами придётся подождать до следующего сентября. Но отдельных и самостоятельных умных текстов мы ждём, ежеминутно обновляя почту. Подробнее см. страницу для авторов.

Надеюсь, вам понравится, и мы все получим под тягой большое удовольствие.

spacer