Чарльз Джон Педерсен ( яп .安井 良男, Ясуи Ёсио , 3 октября 1904 г. — 26 октября 1989 г.) — американский химик-органик, наиболее известный открытием краун-эфиров и описанием методов их синтеза в течение всей своей 42-летней карьеры в качестве химика для DuPont на экспериментальной станции DuPont в Уилмингтоне, штат Делавэр , и в лаборатории Джексона DuPont в Дипуотере, штат Нью-Джерси. [1] Часто ассоциируемый с Ридом Макнилом Изаттом , Педерсен также разделил Нобелевскую премию по химии в 1987 году с Дональдом Дж. Крамом и Жан-Мари Леном . Он является одним из трех лауреатов Нобелевской премии, родившихся в Корее , наряду с лауреатом премии мира Ким Дэ Чжуном и лауреатом по литературе Хан Каном . [2]
Педерсен сделал много других открытий в химии, таких как открытие и разработка дезактиваторов металлов . [3] Его ранние исследования также привели к разработке значительно улучшенного процесса производства тетраэтилсвинца , важной добавки к бензину. [4] Он также внес вклад в разработку неопрена . [5]
Родившийся 3 октября 1904 года в Пусане , Корея , [6] Чарльз Дж. Педерсен был младшим из трех детей. Его отец, Бреде Педерсен, был норвежским морским инженером, который иммигрировал в Корею , чтобы присоединиться к корейской таможенной службе после того, как покинул дом из-за семейных проблем. [7] Позже он работал инженером-механиком на шахтах округа Унсан в современной Северной Корее . [8] Его японская мать, Такино Ясуи, иммигрировала из Японии в Корею со своей семьей и создала успешную линию работы, торгуя соевыми бобами и шелкопрядами, расположенными недалеко от шахт округа Унсан , где пара в конечном итоге и встретилась. [7] Хотя о его старшем брате, который умер от детской болезни до рождения Педерсена, мало что упоминается, у него была старшая сестра по имени Астрид, которая была на пять лет старше его. [7] В Японии он использовал японское имя Ёсио (良男), которое он писал, используя кандзи, означающие «хороший» и «человек». [9] По словам Педерсена в отдельном автобиографическом рассказе о своем детстве, он родился до русско-японской войны , и поскольку его мать все еще горевала по поводу недавней смерти его старшего брата, он не чувствовал себя желанным ребенком. [10]
Несмотря на то, что Педерсен жил на территории современной Южной Кореи , поблизости от принадлежавших американцам шахт округа Унсан , площадь которых составляла около 500 квадратных миль, [11] он рос, разговаривая в основном на английском языке . [7]
Когда Педерсену было около 8 лет, его семья отправила его учиться за границу в Нагасаки , Япония, а затем он был переведен в колледж Св. Иосифа в Иокогаме , Япония. [12]
После успешного завершения образования в колледже Св. Иосифа [12] , благодаря тесным связям его семьи с Обществом Марии (марианистами) [7] , Педерсен решил поступить в колледж в Америке, в Дейтонский университет в Огайо .
Проводя свою студенческую жизнь в 1922 году, изучая химическую инженерию в Университете Дейтона в Огайо , Педерсен был хорошо сбалансированным студентом, который погрузился в спортивные, академические и социальные аспекты своего колледжа. Имея страсть к теннису , Педерсен играл в университетской теннисной команде своей школы под руководством тренера Фрэнка Кронауге, бывшего капитана теннисной команды Университета Дейтона . [13] Играя в течение всех четырех лет своего бакалавриата, Педерсен стал капитаном как в младших, так и в старших сезонах в команде. [13] Кроме того, Педерсен провел свое время в качестве вице-президента Клуба инженеров, а также отвечая за литературу в редакционном отделе Дейтона [13] . Окончив Университет Дейтона в 1926 году со степенью в области химической инженерии , [13] он был предан своему времени в университете, а также различным достижениям, которых он добился во время учебы в качестве бакалавра.
Получив степень бакалавра в области химического машиностроения , Педерсен решил поступить в Массачусетский технологический институт , чтобы получить степень магистра в области органической химии. Хотя его профессора в то время поощряли его остаться и продолжить обучение в докторантуре по органической химии, Педерсен решил начать свою карьеру вместо этого, отчасти потому, что он больше не хотел, чтобы его поддерживал отец. Он один из немногих людей, которые получили Нобелевскую премию в области науки, не имея докторской степени . [9]
После ухода из Массачусетского технологического института Педерсен устроился на работу в компанию DuPont в Уилмингтоне, штат Делавэр , в 1927 году благодаря связям своего научного руководителя, профессора Джеймса Ф. Норриса . [13] Работая в DuPont , Педерсен смог начать исследования в лаборатории Джексона под руководством Уильяма С. Кэлкотта и завершил свою карьеру в DuPont на экспериментальной станции в Уилмингтоне, штат Делавэр. [7] Будучи молодым химиком в DuPont , Педерсен стал свидетелем и черпал вдохновение у многих преуспевающих химиков, таких как Джулиан Хилл и Рой Дж. Планкетт , а также у него были прорывы в области полимеров и работы в области органической химии. [14] У Педерсена был особый интерес к промышленности , когда он начал фокусироваться на своей химической карьере, что повлияло на направление проблем, которые он намеревался решить как химик. Когда Педерсен начал работать над проблемами в качестве нового химика, он был свободен заниматься любыми проблемами, которые его увлекали, и он быстро заинтересовался окислительной деградацией и стабилизацией субстрата . [14] Статьи и работа Педерсена вышли за рамки этого, однако они оказали большое влияние на его будущие исследования, удостоенные Нобелевской премии .
Выйдя на пенсию в возрасте 65 лет, он опубликовал 25 статей и 65 патентов, а в 1967 году опубликовал две работы, описывающие методы синтеза краун-эфиров (циклических полиэфиров). [15] Молекулы в форме пончика были первыми в серии необычных соединений, которые образуют стабильные структуры с ионами щелочных металлов . В 1987 году он разделил Нобелевскую премию по химии за свою работу в этой области с Дональдом Крамом и Жаном-Мари Леном , которые расширили его оригинальные открытия. [16] В течение всего процесса получения Нобелевской премии компания Dupont полностью поддерживала Педерсена, предоставив ему постоянного специалиста по связям с общественностью и работающего неполный рабочий день секретаря. Компания DuPont также использовала свой собственный корпоративный самолет для сопровождения Педерсена и его семьи, поскольку он не мог путешествовать на коммерческих самолетах. [17]
Около 1960 года Педерсен вернулся к исследованиям в области координационной химии , сосредоточившись на синтезе полидентатных лигандов . Его коллега Герман Шредер рекомендовал ему заняться координационной химией ванадия , прежде чем приступать к работе над полимеризацией и окислительной каталитической активностью ванадия . [18] Именно во время работы над этим исследованием Педерсен сделал свое открытие краун-эфира . [19] Изучая био[2-(о-гидроксифенокси)этиловый] эфир , Педерсен случайно обнаружил неизвестное вещество, описанное как «слизь», во время очистки соединения. [ 18] Используя ультрафиолетово-видимую спектроскопию для изучения его реакций с фенольными группами, после обработки образцов щелочью , хотя кривая поглощения изначально не показывала никаких изменений, было замечено, что она смещалась в сторону более высоких показаний поглощения , если одна или несколько гидроксильных групп были неспаренными . [19] Основываясь на этом наблюдении, Педерсен затем окунул неизвестный продукт в метанол и гидроксид натрия . Хотя раствор не растворялся в метаноле , он становился щелочным при контакте с гидроксидом натрия . [16]
Поскольку вещество не растворяется в метаноле , Педерсен затем приступил к обработке метанола растворимыми солями натрия , в которых неизвестное вещество стало растворимым , что позволило ему сделать вывод, что растворимость была обусловлена ионами натрия, а не щелочностью . [18] Поскольку поведение этого вещества было зеркальным отражением поведения 2,3-бензо-1,4,7-триоксациклононана с удвоенной молекулярной массой , неизвестная молекула была затем названа дибензо-18-краун-6 , первым из обнаруженных ароматических краун-соединений. [19]
В 1968 году Изатт ехал домой на поезде, когда остановился в Чикаго, чтобы встретиться с физиологом Джорджем Эйзенманом, который сообщил Изатту о статье Педерсена о краун-эфирах, опубликованной всего несколько месяцев назад. [20] Изатт с нетерпением ждал возможности изучения этих краун-эфиров с помощью своего метода термоионного титрования . Изатт позвонил Педерсену и был первым ученым не из DuPont, который встретился с Педерсеном по поводу его открытия, и Педерсен предоставил ему образец своего нового соединения краун-эфира . Работа Изатта по молекулярному распознаванию во многом была связана с его взаимодействием с Педерсеном. Во время последнего визита Изатта к Педерсену перед его смертью в 1988 году он нашел личное письмо, написанное Педерсеном, в котором говорилось: « Большинство мужчин достигают «бессмертия» через свое потомство. У меня нет своих детей. Возможно, коронные эфиры послужат, в небольшой степени, для того, чтобы отметить мой след на земле», и Изат полагает, что это также разделяет послание Педерсена. [20]
Крам разделил Нобелевскую премию по химии 1987 года с Педерсеном, но расширил монументальное открытие Педерсена в макроциклической химии краун -эфиров . [8] Работа Педерсена касалась двумерных структур , но Крам смог синтезировать подобные молекулы в трехмерном пространстве . Синтез Крамом этих трехмерных молекул обеспечил большой прирост в производстве ферментов, созданных в лабораториях, поскольку эти структуры обладают селективностью, основанной на комплементарных структурах. [21]
Лен был другим ученым, который разделил Нобелевскую премию по химии с Педерсеном и сыграл основополагающую роль в начале области супрамолекулярной химии . Работа Лена, особо отмеченная в его признании за Нобелевскую премию, была посвящена его работе по криптандам . [14]
Хотя было проведено минимальное исследование этого соединения , Педерсен заметил, что оно потенциально может работать как дезактиватор меди . Тем не менее, это был первый из многих дезактиваторов металлов , которые функционируют путем преобразования неактивного комплекса из иного каталитического иона металла . [22]
Педерсен женился на Сьюзан Дж. Олт в 1947 году [19] , и затем пара переехала в Сейлем, штат Нью-Джерси , где они проживали до смерти Олт 8 февраля 1983 года в возрасте 72 лет. В 1983 году у Педерсена диагностировали миелому , и хотя он становился все более слабым, он отправился в Стокгольм, чтобы принять Нобелевскую премию в конце 1987 года. [19] Вскоре после этого он был награжден медалью за выдающиеся достижения научными сотрудниками DuPont . Он умер 26 октября 1989 года в Сейлеме, штат Нью-Джерси . [23]
После прорыва Педерсена в реализации его случайного продукта и структуры дибензо-18-краун-6 , были достигнуты огромные успехи в областях макроциклической и супрамолекулярной химии . Педерсен посвятил оставшуюся часть своей исследовательской карьеры изучению этих молекул и начал один из крупнейших ростов, недавно наблюдавшихся в определенной области химии. Этот рост в области работы Педерсена после его знаменательного открытия макроциклических соединений можно увидеть в работе лауреата Нобелевской премии 2016 года по химии за молекулярные двигатели , где работа Педерсена позволила понять, как создавать молекулярные специфические структуры. Молекулярные машины были признаны в центре внимания лауреатов Нобелевской премии 2016 года , которые были получены путем соединения молекул с различными молекулярными кольцами. [20]
