double arrow

Исторический очерк о липидах

С липидами в форме животных жиров и растительных масел человек имел дело с незапамятных времен. В Древнем Египте уже умели получать масло из коровьего молока, а в Ассирии масла выделяли путем обработки измельченных семян кипящей водой. Жиры издавна использовались народами многих стран не только в качестве продуктов питания, но и для освещения, приготовления лечебных и косметических средств. Основным источником жиров для жителей Средиземноморья служило оливковое масло, в странах Северной Европы более распространенными были льняное масло и молоко.

Техническая переработка жиров началась в XVIII в. прежде всего в связи с развитием мыловаренного производства. В течение последних столетий жиры все шире применялись для получения моющих средств, пищевых эмульгаторов, смазочных материалов, лакокрасочных покрытий и т. п. В частности, использование жиров для приготовления высыхающих масляных красок сыграло важную роль в истории живописи, позволив сохранить для грядущих поколений шедевры мирового искусства.

Первый элементный анализ жиров был выполнен А. Лавуазье, показавшим, что жиры и масла состоят в основном из углерода и водорода. Он полагал, что сахара и крахмал являются «окислами жиров», а в растениях углекислый газ соединяется с водой с образованием жиров и выделением кислорода. Вообще, то, что в состав жиров и масел входит глицерин, впервые, и как обычно случайно, выяснил знаменитый шведский химик Карл Вильгельм Шееле. В стародавние времена, а точнее в 1779 году, он, будучи по профессии аптекарем, принялся готовить какое-то «волшебное» снадобье, что-то вроде мази. Так вот, при нагревании оливкового масла с влажным свинцовым глётом, он выделил из смеси ранее неизвестное жидкое вещество. Конечно же, ему стало интересно: что же это такое? Он начал повторять опыты со свиным салом, гвоздичным маслом, и многими другими жирами да маслами. В итоге Шееле выяснил, что открытое им вещество входит в состав всех растительных и животных жиров.

Напомним, что времена были далекие, и ученые, как малые дети, все пробовали на вкус! Да-да, в те годы было даже принято при описании новых веществ описывать не только их физические и химические свойства, но и вкус этих веществ. Сколько ученых мужей «полегло» при изучении ядов и прочих несъедобных «чудных» веществ… Но Шееле повезло - вещество оказалось вовсе не ядовитым и даже сладким. Поэтому, не долго думая, он и назвал его - «сладкое начало масел». Позднее его так и прозвали – «глицерин», от греческого «glykeros» – сладкий. Кстати, появление на кухне едкого дыма от перегретого на сковородке масла или жира объясняется именно тем, что при сильном нагревании глицерина его молекулы расщепляются, образуя летучее и довольно едкое вещество, которое и вызывает слезотечение. Оно называется акриловый альдегид, или акролеин.

Конечно же, кроме глицерина при расщеплении жиров Шееле обнаружил и другие, ранее неизвестные химические соединения, наверняка он их так же попробовал, и назвал жирными кислотами. М. Шеврёль в 1811 г. при кислотной обработке мыла, полученного из свиного жира, выделил кристаллическую жирную кислоту, а затем охарактеризовал большое число разнообразных жирных кислот — от масляной до стеариновой. В 1812 г. он открыл холестерин (в желчных камнях) и разделил все жиры на два класса — омыляемые и неомыляемые, доказав, что омыляемые жиры представляют собой сложные эфиры жирных кислот и глицерина. М. Шеврёль ввел в практику метод разделения жирных кислот на основе их различной растворимости в органических растворителях. Итоги этих исследований были опубликованы им в 1823 г. в книге под названием «Химическое изучение жировых тел».

Продолжая исследования М. Шеврёля, В 1853—1854 гг. взаимодействием глицерина и жирных кислот Бертло получил аналоги природных жиров и т.о. доказал возможность их синтеза. Попутно он установил, что глицерин — трёхатомный спирт. Он показал, что холестерин является спиртом; необходимо отметить, что к этому периоду немецкий врач Ю. Фогель уже обнаружил холестерин в атероматозных бляшках артерий человека. Синтетические жиры были получены в скором времени и Ш. Вюрцем (1859) путем нагревания трибромпропана с серебряными солями жирных кислот.

Примерно в этот же период были получены из природных источников первые фосфолипиды и гликолипиды. Вначале М. Гобли (1847), а затем Ф. А. Хоппе-Зайлер (1877) выделили из желтка куриных яиц и мозга липид, который был назван лецитином (от греческого «лекитос» — яичный желток). В 1884 г. английский врач Дж. Тудикум в своей книге «Руководство по химическому составу мозга» развивает представления об универсальном биологическом значении фосфолипидов. В частности, он писал, что «фосфатиды составляют химическую душу любой биоплазмы, животной или растительной. Они способны выполнять разнообразнейшие функции в результате того, что объединяют в себе сильно контрастирующие свойства. Среди их физических свойств наиболее достойна дальнейших исследований способность к образованию коллоидов. Без этой способности мозг не мог бы существовать, да и всякая биоплазма зависит от коллоидного состояния». Из мозга Дж. Тудикум выделил липидную фракцию, содержащую азот и фосфор, которую он назвал кефалином, и обнаружил в продуктах его гидролиза этаноламин. Им же впервые описаны два сфинголипида — сфингомиелин и цереброзид.

В дальнейшем химия липидов развивалась медленно, что было связано с трудностями выделения и очистки индивидуальных липидов; не случайно наука о липидах получила в это время название Schmierchemie («грязная химия»). Лишь начиная с 50-х годов нашего века, после появления методов хроматографии, липидная химия сумела перейти к идентификации и выяснению строения многочисленных липидных веществ. В частности, в 1960-1964 гг. в лабораториях Р. Куна и Э. Кленка была полностью установлена структура четырех основных ганглиозидов мозга GМ1, GD1a GD1b, GT1b (открыты ганглиозиды были еще в конце 30-х годов Э. Кленком при изучении мозга больных сфинголипидозами). Новейший период химии липидов связан с исследованием биологических мембран.

 

Поль Сабатье

Французский химик Поль Сабатье родился в Каркасоне, на юге Франции, в 1854 году. Его родители – Полина Сабатье и Алексис Сабатье, землевладелец, который, лишившись собственности из-за неуплаты долгов, открыл шляпный магазин. Поль был одним из трех сыновей и младшим ребенком в семье, состоявшей из семи детей. Любознательный и смышленый мальчик обучался в лицее в Каркасоне, где учителя считали его способным и прилежным учеником. Сам Сабатье часто говорил: «Я больше всего занимаюсь тем предметом, который мне меньше всего нравится». В 1868 г. он перешел в Тулузский лицей, чтобы готовиться к вступительным экзаменам в университет. В Тулузе Поль также посещал публичные лекции по физике и химии, которые впервые пробудили в нем желание заниматься научными исследованиями.

Прежде чем отправиться в Париж для двухгодичной дополнительной подготовки, Сабатье в 1869-1872 гг. изучал классические языки и литературу в коллеже св. Марии в Тулузе. В 1874 г. он занял первое место на вступительных экзаменах и был принят в Политехническую школу, где был лучшим студентом в группе. В течение следующего года он преподавал физику в лицее в Ниме, а затем стал ассистентом химика Марселена Бертло в Коллеж де Франс. Здесь Сабатье продолжил свои занятия и в 1880 г. получил докторскую степень за диссертацию по термохимии серы и сульфатов металлов. В течение следующего года он изучал физику в университете Бордо. Вернувшись в 1882 г. в Тулузу, он через два года получил кафедру химии Тулузского университета, которую возглавлял до конца своей научной карьеры. В 1905 г. С. был назначен деканом факультета и, несмотря на то что в 1907 г. получил приглашение занять место Анри Муассана в Парижском университете (Сорбонне), предпочел остаться в Тулузе.

В начале своей исследовательской деятельности Сабатье сконцентрировал внимание на проблемах неорганической химии. Используя метод вакуумной перегонки, он получил чистый дисульфид водорода. Ученый также выделил бинарные компоненты бора и кремния, открыл несколько новых нитридов металлов, разработал методы получения нитрозилдисерной кислоты и основной смешанной медь-серебряной соли. И только в 1890-е годы Сабатье обратился к органической химии. Он особенно заинтересовался каталитическими процессами, связанными с гидрированием, в результате которых ненасыщенные органические соединения становятся насыщенными. (Ненасыщенные соединения способны к химическому присоединению, в то время как насыщенные не имеют такого свойства.) В то же время в таких реакциях катализаторами обычно служили платина и палладий, а высокая цена на них препятствовала широкомасштабному промышленному применению. Ученому были известны опыты, в которых получали карбонил никеля, подвергая измельченный никель действию моноксида углерода. Зная, что подобная реакция протекает и тогда, когда вместо никеля берут железо, Сабатье задался вопросом о том, нельзя ли заставить иные газы реагировать с никелем и другими металлами. В 1896 г. он получил пероксид азота в присутствии меди, кобальта и никеля.

Когда же Сабатье узнал, что Шарлю Моро, еще одному французскому химику, не удалось добиться тех же результатов, используя ацетилен, ученый повторил его опыт, взяв этилен, гораздо менее химически активное вещество, и пропустил газообразный этилен над серебром и никелем. Он заметил, что при 300°С происходит усиленное температурное свечение, на никеле осаждается углерод и выделяется газ. По мнению Моро, этим газом должен был быть водород. Сабатье же обнаружил, что газ состоит главным образом из этана, насыщенного водородом соединения. Вместо того чтобы связывать этилен, в качестве катализатора при получении гидрогенизированных соединений углерода используется измельченный никель.

Поскольку насыщенные углеводороды представляют собой важные промежуточные продукты при производстве лекарств, душистых веществ, моющих средств, пищевых жиров и других промышленных товаров, открытие, сделанное Сабатье, имело огромную практическую ценность. Тем не менее, ученый получил лишь несколько патентов на свои открытия, хотя и продолжал заниматься научными исследованиями. Работая вместе со своим студентом Ж.Б. Сандераном, он доказал способность никеля гидрогенизировать (гидрировать) другие углеводороды.

В 1912 г. Сабатье была присуждена Нобелевская премия по химии «за предложенный им метод гидрогенизации органических соединений в присутствии мелкодисперсных металлов, который резко стимулировал развитие органической химии». Ученый разделил эту премию с французским химиком Виктором Гриньяром. «В течение последних 15 лет, – сказал С. в своей Нобелевской лекции, – мысль о механизме катализа никогда не оставляла меня. Все мои успехи – это результат рожденных ею заключений». «Теории не могут претендовать на бессмертие, – добавил он. – Это всего лишь плуг, которым пахарь пользуется для того, чтобы провести борозду, и который он имеет полное право после жатвы заменить другим, более совершенным».

 

 


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: