ГЛАВА 5
ГЛАВА 5
Сестры Дроковы. — Стереохимия. — Геттинген. — Первооткрыватель и первая жертва иприта.
Еще в годы студенчества Николай Дмитриевич Зелинский познакомился с сестрами Дроковыми — Раисой Ивановной и Ниной Ивановной. Это были девушки передовых взглядов, они жили собственным трудом, интересовались наукой.
Несмотря на то, что сестры были на несколько лет старше молодого студента, знакомство их с Зелинским скоро перешло в дружбу. Зелинского и Дроковых постоянно встречали втроем. Зелинский не отдавал видимого предпочтения ни одной из сестер, те также относились как будто одинаково к своему молодому другу.
Но однажды Николай Дмитриевич и Раиса Ивановна сказали друзьям, что они жених и невеста. Их поздравляли шумно, весело, сердечно. Всем стало ясно, что женой Николая Дмитриевича должна стать именно старшая из сестер. Вскоре была отпразднована скромная свадьба.
Теперь в семье Зелинских по вечерам часто собиралась молодежь. На «огонек» заходили и солидные профессора. Но сам Николай Дмитриевич иногда сбегал от гостей в лабораторию. На него не обижались, знали: молодой химик беззаветно увлечен наукой.
Раиса Ивановна с самого начала супружеской жизни проявляла удивительную чуткость и внимание к научной работе мужа, никогда не упрекая его за то, что большую часть времени он отдает лаборатории.
Для Зелинского это был период становления как химика, как ученого. Каждое синтезированное им вещество, каждая прочитанная книга расширяли кругозор, давали материал для размышлений. Впервые стал он думать о взаимосвязи явлений, осознавать те пути, которыми идет наука в познании тайн природы.
В это именно время изучение теоретических взглядов химиков подвело Зелинского к вопросам стереохимии. Большинство проводимых в 70 — 80-х годах экспериментальных работ давало материал, подтверждающий теорию Бутлерова. Но вскоре новые исследования открыли в царстве изомерии исключения из общего закона. Эти именно исключения дали 20-летнему доктору химии Вант-Гоффу повод к гениальному углублению структурной теории, к созданию понятий стереохимии.
Открыты были пары соединений, одинаковых по химическому составу и даже по химическим и физическим свойствам и лишь в одном отношении обнаруживающие удивительную противоположность — в действии на поляризованный свет.
Свет, как известно, представляет собой электромагнитные колебания, распространяющиеся с огромной скоростью. Эти колебания происходят перпендикулярно движению луча (почему и называются поперечными) обычно по всем направлениям. Обычно, но не всегда! При прохождении луча через некоторые вещества характер колебаний резко меняется. Так, кристалл кварца пропускает только те колебания, которые лежат в плоскости его продольной оси. Он как бы представляет собой непроницаемую преграду с узкой щелью, и при прохождении через него луч света «сплющивается», становится плоским, как говорят физики, поляризованным.
Благодаря наличию строго определенной плоскости поляризации поляризованный свет является очень удобным инструментом в исследовании различных химических соединений. Когда поляризованный свет пропускали через растворы некоторых, казалось, совершенно одинаковых веществ, ученые вдруг обнаружили, что в то время, как одни из них отклоняли плоскость поляризации на определенное число градусов влево, другие растворы отклоняли ее на столько же градусов вправо. Оказалось, растворенные вещества находятся в таком же отношении друг к другу, как предмет и его зеркальное изображение. Такие пары были названы «оптическими антиподами», а вещества — «оптически деятельными соединениями».
Объяснение этого явления дала гипотеза Вант-Гоффа.
В напечатанной Вант-Гоффом в 1874 году брошюре он приводил примеры, доказывающие, что плоскостные формулы химических соединений находятся в противоречии с опытами, и утверждал, что все трудности исчезают, если соединения углерода представить себе в виде четырехгранника, в середине которого помещен атом углерода, а в четырех вершинах — четыре соединенные с ним атома. Если атомы эти будут неодинаковы, то есть молекула асимметрична, то пара оптических антиподов представится как два сходных, но не тождественных четырехгранника, которые не могут быть совмещены, как правая и левая перчатки.
Одновременно к тем же выводам пришел Ле Бель. Вант-Гоффу и Ле Белю удалось доказать, что все известные тела, обладающие способностью отклонять плоскость поляризации, имеют асимметрический атом углерода.
Идея влияния асимметричности атома углерода на оптическую деятельность была высказана еще ранее Луи Пастером. В 1815 году Ж. Био открыл явление оптической активности растворов сахара. Это было еще только единичное наблюдение. В 1848 году Луи Пастер доказал, что вещества, оптически активные в растворе, всегда кристаллизуются так, что кристаллы правовращающего раствора являются зеркальным отображением кристаллов левовращающего. Из этого вытекало предположение об асимметрическом строении молекул этих веществ, являющемся причиной их оптической деятельности. Это было новое проникновение в неведомые законы природы. Оно послужило отправным пунктом для Вант-Гоффа при разработке гипотезы пространственного расположения атомов в, молекуле вещества.
«Современная химическая теория, — писал Вант-Гофф, — имеет два слабых пункта: ею нельзя объяснить ни относительное расположение, которое занимают атомы и молекулы, ни характер их движения; если признать существование атомов, то, рассматривая их расположение, необходимо согласиться, что это расположение пространственное».
Вплотную подошел к вопросу о пространственном расположении атомов в органических соединениях до Вант-Гоффа И. Вислеценус. Однако в то время он не сумел теоретически обосновать свои взгляды.
Представления о пространственном расположении атомов не были сразу приняты учеными: слишком далеки они были от прежних понятий химиков. К тому же фактов, на которые опирались авторы гипотезы, было еще так мало, что большинство ученых отнеслись к ней с недоверием. Особенно яростные нападки вызвала гипотеза Вант-Гоффа у Кольбе, стоявшего на позициях «непознаваемости» молекулы. Вот какой статьей разразился маститый химик:
«Побежденная 50 лет тому назад духом точного исследования природы натурфилософия в настоящее время снова выпущена псевдоестествоиспытателями из клетки, предназначенной для хранения отбросов человеческого ума. Переодев эту кокотку в модные одежды и покрыв ее лицо белилами и румянами, они хотят провести ее в порядочное общество, в котором для нее нет места. Кому эти опасения покажутся преувеличенными, пусть прочтет (если может) фантастическое сочинение г. Вант-Гоффа о расположении атомов в пространстве. Я умолчал бы об этом труде, как о многих других, ему подобных, если бы один видный химик (Вислеценус) не оказал этой затее своего покровительства, восхваляя ее как научную работу. Некоему д-ру Вант-Гоффу, занимающему должность в Утрехском ветеринарном училище, очевидно, не по вкусу точное химическое исследование. Он счел более приятным сесть на Пегаса (вероятно, взятого напрокат в ветеринарном училище) и поведал миру в своей «La chime dans l’espance» то, что он узрел с химического Парнаса, достигнутного им в смелом полете, — о расположении атомов в пространстве».
На попытку Кекуле заступиться за гипотезу Вант-Гоффа Кольбе написал новую статью, где в ироническом свете представил Кекуле. «…Еще до сих пор никогда, — писал он, — химикам не предлагали более грубой и неудобоваримой пищи, чем это сделал Кекуле».
Научная полемика переходила в драку! Но, кроме грубых, оскорбительных выражений, Кольбе не смог привести ни одного разумного критического довода.
Прошло, однако, почти два десятилетия, пока новое учение окончательно утвердилось в умах химиков.
Как же отнеслись к новой гипотезе русские химики и прежде всего создатель теории строения Бутлеров?
Еще в 1863 году, задолго до создания стереохимии, Бутлеров писал: «Если же атомы действительно существуют, то я не вижу, почему, как думает Кольбе, должны быть тщетными попытки определить пространственное расположение последних, почему будущее не научит нас производить подобные определения?» Как будто полное совпадение со взглядами Вант-Гоффа. Однако к новому учению Бутлеров отнесся равнодушно. Впрочем, историки химии считают, что им была начала работа по проверке и уточнению вопросов, связанных с пространственными представлениями, но вскоре последовавшая смерть не позволила ее закончить.
Отрицательно отнеслись первое время к гипотезе Вант-Гоффа Менделеев, Меншуткин и Зайцев. Марковников единственный из крупных химиков, кто положительно оценил ее.
Вопросы стереоизомерии вызвали настолько противоречивые взгляды, что являлись в тот период темой постоянных споров химиков. Где бы ни встречались, о чем бы ни говорили химики, в конечном итоге разговор переходил к стереохимии, и вскоре же этот разговор превращался в горячий спор.
Одним из немногих ученых, начавших в России заниматься вопросами стереоизомерии, был Е. Ф. Клименко, первый преподаватель Зелинского по химии. Беседы с ним натолкнули молодого химика на эту проблему, и скоро Николай Дмитриевич, как он сам говорил, «увяз в ней по уши». То, что самые крупные авторитеты химического мира не могли прийти к единодушному выводу, вызывало особый интерес, желание самому разобраться в вопросе, попытаться проверить его экспериментально. Совместно с П. Г. Меликишвили, также крайне заинтересованным стереохимией, Николай Дмитриевич начал работать над исследованиями стереоизомерных соединений.
В 1885 году оставленный при кафедре химии факультетский стипендиат Н. Д. Зелинский был направлен по обычаю того времени на два года за границу для стажировки. Во время этой командировки он должен был специализироваться по органической химии у профессора Вислеценуса в Лейпциге и у профессора Виктора Мейера в Геттингене.
В Лейпцигском университете Зелинский впервые узнал «немецкую науку». Здесь все было проникнуто мыслью о первостепенности немецких ученых, о непререкаемости их авторитета, о высоком научном уровне их работ. Здесь еще хорошо помнили Г. Кольбе, работавшего в университете с 1865 года и умершего всего год назад. Многие профессора еще стояли на старых позициях, повторяя мысли Кольбе о том, что «высочайшие проблемы химии не будут решены, особенно вопрос о пространственном расположении атомов», цитировали его слова, что стереоизомерия — «заблуждение человеческого разума» и «фантастическая выдумка».
Профессор Вислеценус, занявший кафедру Кольбе, противопоставлял взглядам этих ученых новые стереохимические представления, и в Лейпцигском университете в ту пору среди химиков шли горячие споры.
Вислеценус был рад в молодом русском коллеге встретить последователя своих воззрений, он охотно взял на себя руководство его практической работой по синтезу двухосновных кислот, которые, как они полагали, дадут ценный материал для подтверждения положений стереохимии.
В течение семестра Николай Дмитриевич знакомился с методами синтеза, используемыми в лаборатории Вислеценуса, и его работами по стереохимии. После этого он переехал в Геттинген.
Геттинген был типичным немецким городком с узкими улицами, неизменной ратушей, кирхами. Против собора святого Иакова находился пансион фрау Гуммель. В этом пансионе Зелинский и обосновался.
Интересы всех жителей города вращались вокруг университета. В кофейнях, барах, у кегельбана всегда можно было встретить преподавателей университета, его многочисленных служащих и больше всего — студентов. Владельцы торговых и увеселительных заведений, портные, сапожники жили доходами с питомцев университета. Почтенные фрау среди учащейся молодежи искали себе жильцов и женихов для своих дочерей.
В Геттингене, как во всех германских университетских городах, было в то время много студенческих корпораций. Корпоранты, или бурши, как они сами себя называли, гордились не столько своими успехами в науках, сколько славой скандалистов, дуэлянтов и отчаянных сердцеедов.
На узких старых улочках пешеходы поспешно прижимались к зданиям, спасаясь от бешено мчавшихся лошадей. В пролетках сидели корпоранты, горланящие песни и размахивающие рапирами над головой смертельно испуганного извозчика.
Многочисленные шрамы на лицах этих молодых людей напоминали об ударах рапир, и чем больше было шрамов или крестообразных наклеек розового пластыря, тем более гордился их обладатель. На голове корпорант носил шапочку-блин, украшенную цветной ленточной полоской. Каждая корпорация имела свои цвета.
Корпоранты строго соблюдали иерархию. Первокурсник, или фукс, как его называли, поступал в полное распоряжение старшего по курсу студента. Обязанностью фукса было чистить ботинки и платье своему руководителю, носить за ним, на случай дуэли, рапиру и выполнять всяческие приказания. Старшекурсники изощрялись в выдумках, унижающих достоинство фукса.
Пройдя подобный искус, студент, поднявшийся на следующую ступень по старшинству, сам становился хранителем тех же диких традиций и, в свою очередь, начинал угнетать «своего» фукса.
Членами студенческих корпораций имели право быть только сыновья дворян или разбогатевших бюргеров. Родители будущего бурша вносили в совет корпорации немалую денежную сумму. Это был «фонд», долженствующий поддерживать «честь» и блеск корпорации.
Все это не походило на студенческие организации в России и не могло нравиться Зелинскому. Но в Геттингенском университете обучались и дети городской интеллигенции, сыновья крестьян, молодые люди, пришедшие в университетский город пешком, с узелком за плечами. Эти студенты не входили ни в какие корпорации. Их интересовала наука, и они напоминали Зелинскому его далеких одесских товарищей.
Но не только в студенческой среде царил дух ретроградства и шовинизма. Как впоследствии узнал Николай Дмитриевич, и большая часть профессуры была заражена теми же юнкерско-черносотенными настроениями. По мнению некоторых историков химии, тяжелое нервное расстройство В. Мейера, приведшее его к самоубийству, было результатом травли со стороны реакционной профессуры.
Но это произошло значительно позже. Во время же приезда Николая Дмитриевича в Геттинген профессор Мейер сам только что перебрался туда из Цюриха. Он встретил Зелинского очень приветливо и сразу же повел осматривать свое хозяйство. Лаборатория была хорошо оборудована, но мало чем отличалась от лейпцигской. Сам профессор Мейер сразу расположил к себе Николая Дмитриевича. Это был человек сорока с лишним лет, худой, бледный, но очень живой. В нем угадывалось какое-то особенное горение, восторженное увлечение наукой.
Мейер вел работу по синтезу соединений так называемого тиофенового ряда. Это был совершенно новый, ранее неизвестный класс веществ — углеводороды, содержащие в своей молекуле серу.
— А вы знаете, коллега, как я открыл тиофен? — спросил профессор Мейер и, не дожидаясь ответа, продолжал: — Я на лекции начал демонстрировать характерную на бензол индофениновую реакцию[1]. И вдруг реакция не получается! Я взял другой образец бензола, стоявший рядом, — реакция прошла нормально. После лекции я стал выяснять, какие образцы у меня были. Оказывается, первый бензол был синтетический, а второй — природный каменноугольный. Тут я решил, что дело, видимо, в какой-то примеси в природном продукте, которая по физическим свойствам очень походит на бензол. Она-то и дает характерную индофениновую реакцию. Переработав громадные количества каменноугольного бензола, я выделил эту примесь. Это было вещество, содержащее серу. Ему-то мы и дали название «т-ио-фен». Впоследствии мне удалось синтезировать тиофен, а сейчас мы заняты получением различных производных тиофенового ряда. Не хотите ли и вы взяться за синтез какого-либо производного?
Николай Дмитриевич охотно согласился. Он полагал, что на тиофене и его производных можно будет яснее показать, насколько химические свойства зависят от строения вещества.
На следующий же день Николаю Дмитриевичу было отведено место в лаборатории, и он приступил к работе. Синтез был сложный, в несколько стадий.
Суть работы заключалась в том, чтобы из соединения, имеющего строение с открытой цепью, получить вещество с молекулой замкнутой формы.
Благодаря бутлеровской теории строения была уже возможность выяснить структуру соединений, и в многообразии их выявились вещества, построенные из групп атомов углерода и водорода, соединенных между собой либо в виде открытых цепей (прямых или ветвистых), либо в виде замкнутых циклов. Связь их между собой и возможность перехода из одного класса в другой были в то время неизвестны.
Первым этапом работы было изготовление соединения с открытой цепью, содержащего в своей молекуле серу. Далее надо было «отнять» из молекулы два атома хлора и замкнуть цепочку в кольцо.
Однако далее первого этапа работа в то время не пошла. Помешал несчастный случай.
В субботу работа в лаборатории прекращалась раньше. Стажеры и лаборанты поспешили покинуть свои места за рабочими столами. Профессор Мейер ушел в свой кабинет.
Служитель Франц снял было халат, но, видя, что русский практикант не собирается уходить, деликатно покашлял, стоя у двери. Зелинский ничего этого не заметил. Он работал.
Вот уже два компонента были введены в колбу, над ней появилась желтоватая дымка, реакция шла бурно, вокруг распространился странный запах, напоминающий запах горчицы. Экспериментатор наклонился посмотреть поближе. Он не понял, почему вдруг колба выползла из рук, не увидел, как полилась, растекаясь, желто-зеленая жидкость. Зелинского охватило страшное удушье, и он, теряя сознание, опрокинув табурет, упал на пол.
Служитель, занявшийся уборкой соседнего помещения, вдруг почувствовал незнакомый и странный запах. Искушенный долгой работой с химиками, старый Франц бросился в лабораторию.
— Сюда! На помощь! — закричал он, увидя русского практиканта на полу. Франц вытянул Зелинского в коридор, захлопнул дверь — и сам потерял сознание.
Но уже бежали из дальних комнат служители и случайно задержавшиеся лаборанты. Из кабинета поспешно вышел Мейер.
Вызванный врач констатировал тяжелое отравление, поражение дыхательных путей и сильный ожог рук. Зелинского положили в госпиталь.
Как выяснилось в дальнейшем, полученное Николаем Дмитриевичем соединение (дихлордиэтилсульфид) обладало страшным смертоносным действием. Это вещество, первооткрывателем которого случайно оказался Зелинский, чему в то время никто не придал значения, через 30 лет было применено немцами в бою при Ипре. Оно принесло смерть тысячам людей. Это был приобретший столь ужасную известность газ иприт. И через 30 же лет бывший практикант Геттингенской лаборатории, русский ученый-химик Николай Дмитриевич Зелинский направил свои силы и знания на борьбу против действия иприта и выиграл эту борьбу, защитив воинов своим противогазом.
Зелинский открыл глаза. Его разбудила музыка. Струнный квартет исполнял пьесу Шуберта. Сознание еще не вполне вернулось к нему. Все было незнакомо, удивительно и непонятно. Высокий белый потолок, кровать, столик — это не походило на комнату в пансионе Гуммель. Зелинский сделал движение, почувствовал боль в руках и увидел свои руки забинтованными, лежащими поверх серого одеяла. Все прояснилось: он в госпитале. Вспомнился неудачный опыт, но причину несчастья Зелинский не мог еще себе уяснить.
В палату вошла сиделка, очень крупная женщина в сером платье и белом фартуке.
— Как господин себя чувствует?
— Спасибо, хорошо. Откуда эта музыка?
— Это штейнтих в честь господина.
— В честь кого?
— В вашу, господин. Играют студенты. Они узнали, что с вами случилось несчастье. Они выражают вам свою симпатию.
Это были студенты-химики, ученики профессора Мейера. Они не принадлежали ни к одной из корпораций.
Зелинский хотел поблагодарить и… раскашлялся. Он закрыл глаза и заснул.
Русского ученого лечили хорошо. Ожоги заживали, дыхательные пути приходили в норму, но все это протекало очень медленно. Молодой ученый пролежал в больнице целый семестр.
Свое пребывание в Германии Зелинский закончил поездкой в Тюрингию.
«В 1886 году, когда мне пришлось быть за границей, Петр Григорьевич Меликишвили, отдыхая в Германии, вызвал меня к себе в Тюрингию, и мы вместе знакомились там с местами, которые, казалось, дышали воспоминаниями о великом Гёте…»
Зелинский любил Гёте, в семье его сохранилась книга Иоганна Вольфганга Гёте, в которой рукой Николая Дмитриевича подчеркнуты слова:
Грозя земле, волнуя воды,
Бушуют бури и шумят,
И грозной цепью сил природы
Весь мир таинственно объят.