ЭТАПЫ МНОГОГРАННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Научная деятельность академика В.А. Коптюга (1931–1997) была
весьма многогранной, она включала в себя глубокие фундаментальные
исследования в области органической химии, работы по химической
информатике и экологии. В каждой из этих областей он сформировал
научные школы, развивающие его основополагающие идеи.
Одной из наиболее актуальных в современной органической химии
является проблема установления механизмов реакций и развития
методов их обобщенного описания, позволяющих прогнозировать пути
и скорости химических процессов. От степени решения этой проблемы
зависят возможности разработки новых, эффективных и экологически
приемлемых способов воздействия на вещество с целью получения
необходимых материалов. В.А. Коптюг внес выдающийся вклад в
решение этой проблемы. Им разработана новая методология,
заключающаяся в "разделении" сложного объекта исследования на
составляющие, оказывающие разное, порой противоположное влияние
на характер объекта в целом, в изучении существенных
характеристик этих составляющих и в прогностическом "синтезе"
нового знания на основе получаемых результатов.
Значительное место в работах В.А. Коптюга занимают исследования,
посвященные реакциям изомеризации соединений ароматического ряда.
Эти соединения, образующиеся в процессах переработки каменного
угля и нефти, — исходное сырье для получения широкого круга
полупродуктов, используемых в производстве полимеров,
стабилизаторов, антипиренов, красителей, лекарственных препаратов
и т.д. Используемые при этом реакции во многих случаях
характеризуются малой селективностью, вследствие чего образуются
смеси изомеров.
Осознавая те огромные возможности, которые открывают превращения
первично образующихся изомеров в менее доступные, В.А. Коптюг
осуществил глубокие фундаментальные исследования процессов
изомеризации ароматических соединений. Для направленного поиска
оптимальных условий реализации изомеризационных превращений
необходимо знание основных закономерностей и тонкого механизма
протекания процесса миграции заместителя. Их выявлению были
посвящены первые работы В.А. Коптюга по изомеризации
ароматических соединений, которые он выполнял под руководством
проф. Н.Ворожцова-мл., будучи аспирантом Московского
химико-технологического института (МХТИ) им.Д.И.Менделеева.
Широкое использование метода меченых атомов позволило В.А.
Коптюгу установить механизмы реакций изомеризации и выявить
"невидимый" процесс шестикратно вырожденной перегруппировки
толуола. Была открыта новая реакция — изомеризация сульфонов
ароматического ряда. Результаты этих исследований были обобщены
им в монографии "Изомеризация ароматических соединений", первой в
мировой литературе на эту тему. В 1965 г. она была опубликована
за рубежом в переводе на английский язык, что в те годы было
довольно редким явлением.
Уже в первых работах В.А. Коптюга, выполненных в стенах МХТИ,
проявились его лучшие черты — высокая работоспособность,
требовательность к себе, критическое отношение к устоявшимся
взглядам на ту или иную проблему, тщательность выполнения
исследований.
Поскольку ключевые интермедиаты реакций изомеризации и многих
других катионоидных реакций — карбокатионы, Валентин Афанасьевич
уделил большое внимание их изучению. При этом им был
сформулирован и развит новый подход к описанию и прогнозированию
реакционной способности, основанный на экспериментальном
исследовании "долговечных" карбокатионов, моделирующих
короткоживущие карбокатионные интермедиаты и доступных для
детального изучения современными физическими методами.
То, что карбокатионы играют важную роль в широком круге
реакций — от таких многотоннажных процессов как каталитический крекинг
до тонких биохимических — было хорошо известно. Однако
экспериментальных данных об особенностях их электронного и
пространственного строения, а также о закономерностях образования
и превращений было недостаточно для надежного описания реакций с
их участием. В большом цикле работ, выполненных под руководством
В.А. Коптюга, были не только выявлены факторы, определяющие
реакционную способность карбокатионов, но и установлены простые
количественные связи между соответствующими параметрами и
скоростью реакции.
Значительное внимание В.А. Коптюг уделил становлению и развитию в
Новосибирском институте органической химии (НИОХ) исследований в
области химии карбокатионов, генерируемых из природных
соединений — терпенов и их аналогов. Это было обусловлено двумя
обстоятельствами — особой ролью возобновляемого природного сырья
как источника базовых соединений для тонкого органического
синтеза и перспективностью терпенов и их аналогов в качестве
изучаемых объектов для развития структурно-кинетической теории
молекулярных перегруппировок.
В результате исследований были выявлены закономерности химических
превращений сложных полициклических карбокатионов, генерируемых
из терпеноидов, что открыло новые пути к расширению синтетических
возможностей использования возобновляемого сырья.
Особый интерес представляет разработанный Валентином
Афанасьевичем с сотрудниками подход к количественному описанию
катионоидных перегруппировок терпеноидов, явившийся логическим
продолжением работ по химии карбокатионов, генерируемых из
соединений ароматического ряда.
Основные достижения В.А. Коптюга с сотрудниками в области химии
карбокатионов можно суммировать следующим образом:
- с использованием современных физических методов (ЯМР-,
ИК-спектроскопия, РСтА и др.) получена уникальная информация об
электронном и пространственном строении основных типов
карбокатионов, моделирующих реакционноспособные интермедиаты
практически важных реакций электрофильного замещения,
изомеризации и конденсации ароматических соединений и
катионоидных молекулярных перегруппировок;
- на основе оригинальной методологии, основанной на изучении
"вырожденных" процессов, выявлены структурно-кинетические
закономерности, определяющие скорости карбокатионных
перегруппировок;
- заложены основы количественной теории молекулярных
перегруппировок, протекающих с промежуточным образованием
карбокатионов, и продемонстрирована возможность предсказания
основных путей протекания многомаршрутных перегруппировок
природных терпеновых соединений;
- получена обширная информация о способности карбокатионов
различных типов к химическим превращениям, что открыло новые
синтетические возможности в химии ароматических и природных
соединений.
Полученные результаты дали мощный импульс развитию и углублению
исследований в области физической органической химии — одной из
наиболее актуальных областей современной химической науки.
Исследования, проведенные В.А. Коптюгом и его учениками в целом
ряде новых направлений, привели к построению достаточно
универсальной системы описания электронных эффектов заместителей
в органических ионах, разработке новых подходов к количественному
описанию реакций электрофильного замещения в ароматическом ряду и
развитию работ по химической информатике.
Широкое применение спектральных методов в органической химии
привело к накоплению значительных объемов спектральной
информации. Понимая, что эффективное использование этой
информации невозможно без взаимодействия ее потребителей с
профессионалами в области химической информатики, Валентин
Афанасьевич создает при Новосибирском институте органической
химии специализированный Научно-информационный центр по
молекулярной спектроскопии. В рамках этого центра была
сформирована библиотека спектральной информации, содержащая
уникальные сведения о спектральных характеристиках огромного
числа органических соединений и послужившая базой для становления
и развития работ по химической информатике.
В.А.Коптюгом с сотрудниками были разработаны теоретические основы
представления в памяти ЭВМ спектральных данных и оригинальные
алгоритмы их поиска, что позволило создать эффективные системы
установления строения органических соединений по данным
ИК-спектроскопии — одного из наиболее распространенных и
доступных инструментальных методов, применяющегося не только в
академических институтах, но и в заводских лабораториях.
В развитие этих работ сформулированы основные принципы создания
информационно-поисковых систем на основе других видов
спектроскопии, в частности, спектроскопии ЯМР — наиболее
информативной, хотя и не столь рутинной, как ИК-спектроскопия.
Под руководством В.А.Коптюга были разработаны
информационно-поисковые системы по спектроскопии ЯМР и
масс-спектрометрии.
Значительное место в работах по химической информатике,
выполнявшихся под руководством В.А. Коптюга, занимало решение
проблемы создания эффективных инструментов ввода в память ЭВМ
информации, получаемой в графической форме. Идеи, обозначенные в
этой области, широко используются в современной химической
информатике.
Лучшие черты В.А. Коптюга как ученого-исследователя —
способность с максимальной ясностью формулировать ту или иную
проблему, выделять ее ключевые элементы и находить оптимальные
пути ее решения отчетливо проявились и в его многогранной
научно-организационной деятельности, в том числе — в области
экологии, которой он уделял большое внимание в последние годы
своей жизни.
В статье "Экология: от обеспокоенности к действенной политике",
опубликованной в 1988 году в журнале "Коммунист", В.А.Коптюг
сформулировал основы стратегии решения экологических проблем, и в
своей деятельности на постах Председателя СО РАН и директора НИОХ
последовательно проводил в жизнь намеченную программу. В НИОХ был
создан современный информационно-аналитический комплекс,
предназначенный для информационного обеспечения решения
экологических проблем и анализа объектов среды обитания на
содержание тех или иных экотоксикантов, в Государственной
публичной научно-технической библиотеке СО РАН организовано
издание обзорно-аналитической информации.
В.А.Коптюг организовал в Сибирском отделении регулярный выпуск
специального журнала по устойчивому развитию на русском и
английском языках "Химия в интересах устойчивого развития" и был
его бессменным главным редактором, он был разработчиком и
координатором программы Международного союза по теоретической и
прикладной химии (ИЮПАК) "Химия и окружающая среда".
Много усилий предприняли Сибирское отделение РАН и его
председатель, академик В.А.Коптюг, по спасению озера Байкал.
Научная деятельность В.А.Коптюга получила высокую оценку в нашей
стране и за рубежом. В 1985 году ему была присуждена
Международная премия им. А.П.Карпинского, 1990 г. — Ленинская
премия, с 1987 по 1989 годы он был президентом ИЮПАК.
Основные направления научной деятельности Валентина Афанасьевича
Коптюга в настоящее время успешно развиваются его учениками и
последователями в Сибирском отделении Российской академии наук и
за его пределами.
стр.
|