Норман Бреслоу

Норман Бреслоу — американский химик, пионер в области биоорганической химии и химии супрамолекулярных систем. Наиболее известен своими работами по изучению механизмов действия витамина B₁ (тиамина), созданию искусственных ферментов (синзимов), а также исследованиями в области молекулярного распознавания и самосборки. Внёс значительный вклад в понимание химических основ биологических процессов и разработку синтетических аналогов природных катализаторов.

Биография

Норман Бреслоу родился 2 января 1931 года в городе Берлингтон, штат Айова, США. Его отец был врачом, а мать — домохозяйкой. Интерес к химии проявился у Бреслоу ещё в школьные годы. После окончания средней школы он поступил в Гарвардский университет, который окончил в 1952 году со степенью бакалавра по химии. Затем он продолжил обучение в аспирантуре Гарварда под руководством выдающегося химика Роберта Вудворда, где в 1955 году защитил докторскую диссертацию по синтезу и изучению свойств некоторых природных соединений.

После получения докторской степени Бреслоу прошёл постдокторантуру в Массачусетском технологическом институте (MIT) у Джона Шихана, а затем в 1956 году начал свою академическую карьеру в Колумбийском университете в Нью-Йорке. В Колумбийском университете он проработал более 60 лет, пройдя путь от доцента до профессора кафедры химии. С 1972 по 1977 год он возглавлял химический факультет университета. В 1990 году Бреслоу был избран членом Национальной академии наук США, а также Американской академии искусств и наук. Он скончался 9 апреля 2015 года в возрасте 84 лет.

Научные достижения

Научная деятельность Нормана Бреслоу охватывает несколько ключевых направлений, каждое из которых оказало влияние на развитие современной химии.

Механизм действия тиамина (витамина B₁)

Одним из ранних и наиболее значительных вкладов Бреслоу стало выяснение механизма действия тиамина (витамина B₁) в качестве кофермента. В 1957 году он опубликовал работу, в которой показал, что активная форма тиамина — тиаминпирофосфат — действует через образование илидного интермедиата. Илид представляет собой цвиттер-ион, в котором атом углерода, связанный с атомом серы в тиазольном кольце, депротонирован и обладает высокой нуклеофильностью. Это открытие объяснило, как тиамин участвует в реакциях декарбоксилирования α-кетокислот (например, в цикле Кребса) и синтезе ацетоина. Работа Бреслоу заложила основы для понимания механизмов действия многих других коферментов, содержащих гетероциклические кольца.

Синзимы (искусственные ферменты)

Бреслоу является одним из создателей концепции «синзимов» (от англ. synzyme — synthetic enzyme) — синтетических молекул, которые имитируют каталитическую активность природных ферментов. В 1970-х годах он разработал первые синзимы на основе циклодекстринов — циклических олигосахаридов, имеющих гидрофобную полость. Бреслоу модифицировал циклодекстрины, присоединяя к ним каталитически активные группы (например, имидазольные или карбоксильные), что позволяло им ускорять реакции гидролиза эфиров, аналогично действию ферментов химотрипсина и папаина. Эти работы продемонстрировали возможность создания простых моделей ферментативного катализа и открыли путь к разработке искусственных катализаторов для промышленности и медицины.

Молекулярное распознавание и самосборка

Значительная часть исследований Бреслоу была посвящена молекулярному распознаванию — способности молекул избирательно связываться друг с другом. Он изучал взаимодействие циклодекстринов с различными органическими молекулами (гостями), показывая, что размер и форма полости циклодекстрина определяют селективность связывания. Эти работы стали основой для создания супрамолекулярных структур, таких как молекулярные машины и сенсоры. Бреслоу также внёс вклад в изучение процессов самосборки, в частности, образования мицелл и везикул из амфифильных молекул, что важно для понимания происхождения жизни и создания биомиметических материалов.

Химия ацетиленов и циклических соединений

В начале своей карьеры Бреслоу занимался синтезом и изучением свойств необычных циклических соединений, включая циклопропеноны и циклобутадиены. Он разработал методы получения стабильных производных циклобутадиена, который в свободном виде является крайне нестабильным. Эти работы имели значение для развития теоретической органической химии, в частности, для понимания ароматичности и антиароматичности. Кроме того, Бреслоу изучал реакции ацетиленов, включая их полимеризацию и циклизацию.

Награды и признание

За свою научную деятельность Норман Бреслоу был удостоен многочисленных наград и премий, в том числе:

• Премия Американского химического общества по органической химии (1966).
• Премия Артура Коупа (1972) — одна из высших наград в области органической химии.
• Премия Уилларда Гиббса (1987).
• Национальная медаль науки США (1991) — высшая научная награда США.
• Премия Пристли (2002) — высшая награда Американского химического общества.
• Премия «Золотая медаль» Американского института химиков (2005).

Он также был почётным доктором многих университетов, включая Гарвардский, Йельский и Чикагский университеты.

Наследие и влияние

Норман Бреслоу считается одним из основателей биоорганической химии — междисциплинарной области, объединяющей методы органической химии и молекулярной биологии. Его работы по синзимам и молекулярному распознаванию предвосхитили многие современные направления, такие как создание искусственных ферментов для биотехнологии, разработка наночастиц для доставки лекарств и конструирование молекулярных машин. Он воспитал целое поколение учёных, многие из которых стали ведущими химиками в США и других странах. Помимо научной работы, Бреслоу активно занимался популяризацией науки и выступал за улучшение химического образования. Его книга «Вперёд, к химии» (англ. Chemistry Today and Tomorrow) стала бестселлером и была переведена на многие языки.

Интересные факты

• Бреслоу был известен своим острым умом и чувством юмора. Он часто шутил на лекциях и в научных статьях.
• В 2006 году в его честь была учреждена премия Нормана Бреслоу за выдающиеся достижения в области биоорганической химии.
• Он был активным сторонником использования химии для решения глобальных проблем, таких как энергетика и здравоохранение.
• Бреслоу был одним из первых, кто предложил использовать циклодекстрины в качестве «молекулярных контейнеров» для доставки лекарств.

Источники

• Breslow, R. (1957). "The Mechanism of Thiamine Action. II. The Synthesis of the Thiamine Intermediate". Journal of the American Chemical Society.
• Breslow, R. (1972). "Biomimetic Chemistry". Chemical Society Reviews.
• Breslow, R. (1995). "Biomimetic Chemistry and Artificial Enzymes: Catalysis by Design". Accounts of Chemical Research.
• Breslow, R. (2005). Chemistry Today and Tomorrow: The Central, Useful, and Creative Science. Jones & Bartlett Learning.
• Некролог в The New York Times (2015).
• Биографическая статья на сайте Национальной академии наук США.