СПАСЕННЫЙ В ГОДЫ ХОЛОКОСТА
Выдающийся ученый-химик Роалд Хофман (при рождении Сафран), названный в честь норвежского исследователя Роальда Амундсена, родился 18 июля 1937 года в Золочеве Львовской области, в семье инженера Хиллеля Сафрана и школьной учительницы Клары Розен. В период с начала второй мировой войны по июнь 1941 г. на этой территории находились войска Советской Армии. Когда гитлеровцы оккупировали эту местность, Сафраны были интернированы в гетто, а затем в трудовой лагерь. В 1943 г. Сафрану-старшему удалось тайно переправить сына и жену из лагеря, и остаток войны они прятались на чердаке школы вблизи украинского хутора. Отец остался в лагере и поднял там восстание. Но неудачно, и, как большинство заключенных, был уничтожен нацистами. Роалд и его мать сумели остаться в живых и были освобождены Советской Армией в июне 1944 г. Позднее они переехали в Краков, где мальчик смог посещать школу и где мать вышла замуж за Пауля Хофмана.
В течение последующих трех лет Хофманы жили в лагере для перемещенных лиц в Австрии и Германии. В 1949 г. они смогли эмигрировать в Соединенные Штаты Америки, где обосновались в Нью-Йорке. Роалд выучил английский язык, шестой из тех, что знал, посещая государственную школу в Бруклине, а затем поступил в Стайвесантскую среднюю школу, которая специализировалась на изучении естественноных наук. Он начал свое образование по медицине в Колумбийском университете в 1955 г. и через три года получил степень бакалавра.
В 1958 году Роалд Хофман поступил в аспирантуру Гарвардского университета по специальности «химия». Он намеревался работать с Моффиттом, замечательным молодым теоретиком, но тот умер на первом году его аспирантуры. Молодой преподаватель Гутерман был одним из немногих членов факультета в Гарварде, кто в то время был заинтересован в теоретических исследованиях, и Хофман начал с ним работать. Летом 1959 года он получил стипендию от группы Квантовой химии Лоудина в Уппсале (Швеция) для посещения летней школы. Школа была проведена на острове Лидинго за пределами Стокгольма. Там он встретил Еву Бёрьессон, летом она работала в приемной школы, и они поженились в следующем году.
По возвращении в Гарвард Хофман провел несколько неуспешных экспериментов, и они с Евой улетели на год в Советский Союз. Это был второй год обмена аспирантами США и СССР. Он работал в течение 9 месяцев в Московском государсивенном университете с А.С. Давыдовым по теории возмущений. С того времени начинается его овладение русским языком и интерес к русской культуре.
Вернувшись в США Хофман поменял научных руководителей и начал работать с Липскомбом, который только что пришел в Гарвард. Хофман программировал то, что сейчас называется расширенным методом Хюккеля, применял его для гидридов бора и полиэдрических молекул. Этим же методом Хофман приближенно рассчитал барьер во внутреннем вращении этана. Это было началом его работы над органическими молекулами.
В 1962 году молодой ученый защитил докторскую диссертацию. Три последующих года (1962-65) Роалд Хофман проработал в Гарвардском университете ассистентом лауреата Нобелевской премии по химии Роберта Вудворда. По воспоминаниям самого Хофмана, Вудворд обладал ясностью мысли, способностью к концентрации, энциклопедическими знаниями химии, и эстетическим чувством, не имеющим аналогов в современной химии. В это время Хофман начал исследовать все виды органических превращений.
В период с 1962 по 1965 годы у Хофмана родились двое детей, Гилель Ян и Ингрид Елена.
В 1965 году он переехал в Корнелл, где стал профессором физических наук Корнелльского университета.
В 1986-88 годах доктор Хофман участвовал в создании телевизионного курса вводной химии. «Мир химии» представляет собой серию из 26 получасовых эпизодов, разработанную в Университете штата Мэриленд и созданную Ричардом Томасом. Проект финансировался Анненберг Фондом — Корпорацией Общественного Вещания. Доктор Хофман был телеведущим в сериях, которые начали выходить в эфир в 1990 году. «Мир химии» по-прежнему используется в сотнях школ США и за рубежом.
Научные интересы Роалда Хофмана — это исследования электронной структуры стабильных и нестабильных молекул и переходных состояний в реакциях. Он применяет как различные квантово-химические методы расчета, так и качественные аргументы к проблемам строения и реакционной способности и органических, и неорганических молекул среднего размера и протяженных систем в одно-, двух- и трех измерениях.
Его первым крупным научным вкладом была разработка расширенного метода Хюккеля (в сотрудничестве с группой Липскомба), схемы молекулярных орбиталей, которая позволила рассчитать приблизительную электронную структуру молекул и которая дала разумные предсказания молекулярных конформаций и простых потенциальных поверхностей. Эти расчеты сыграли важную роль в возрождении интереса к электронам и их свойствам.
Вторым важный вкладом Роалда Хофмана было двустороннее исследование электронной структуры переходных состояний и интермедиатов в органических реакциях. В плодотворном сотрудничестве с Р. Б. Вудвордом из Гарвардского университета он применил простые, но мощные аргументы симметрии и связи к анализу согласованных реакций. Эти соображения имели значительное прогностическое значение и стимулировали много продуктивной экспериментальной работы. Во втором подходе Хофман проанализировал с помощью различных полуэмпирических методов молекулярные орбитали большинства типов реактивных интермедиатов в органической химии — карбониевых ионов, бирадикалов, метиленов, бензилов и т.д. Важные понятия, такие как взаимодействие через связь и гиперконьюгативное орбитальное взаимодействие, а также общий принцип пограничного контроля орбиталей, появились благодаря этой работе.
Доктор Хофман и его сотрудники исследовали структуру и реакционную способность неорганических и металлоорганических молекул. Приблизительные расчеты молекулярных орбиталей и аргументы, основанные на симметрии, были применены его группой для изучения основных структурных особенностей каждого вида неорганических молекул, от комплексов малых двуатомных молекул до кластеров, содержащих много атомов переходных металлов.
В области неорганической химии доктор Хофман и его коллеги систематически изучали геометрию, многогранные перегруппировки и предпочтения в замещении пяти-, шести-, семи- и восьмикоординационных комплексов, факторы, которые влияют на то, будут ли некоторые лиганды образовывать мостик или нет, ограничения связывания металл-металл, и геометрию комплексов уранила и других актинидов.
Важным концептуальным продвижением группы Хофмана была изолобальная аналогия, отображение друг на друга наиболее важных фрагментов органической и неорганической химии. Аналогия особенно полезна для выяснения структурных сходств между органическими и неорганическими молекулами, часто неожиданных. Но это также служит в качестве руководства к реакционной способности и синтезу. Изолобальная аналогия была предметом Нобелевской лекции Хофмана.
Квантовая теория, разработанная главным образом в 20-х годах Луи де Бройлем, Эрвином Шрёдингером и Вернером Гейзенбергом, есть математическое описание поведения частиц на атомном и субатомном уровне. Квантовая механика – приложение этой теории к движению частиц. В 1965 г., пытаясь найти объяснение несколько неожиданной реакции, обнаруженной Вудвордом при синтезе витамина В12, Вудворд и Хофман открыли законы, основанные на квантовой механике и позволяющие предсказывать, будут ли продуктивны реакции для определенных комбинаций химических реагентов.
В основе законов Вудворда-Хофмана заложена известная с 70-х годов прошлого века идея о том, что система стремится принять такую конфигурацию, при которой ее энергия была бы минимальной. Если образующиеся соединения имеют энергию меньшую, чем исходные реагенты, то реакция протекает при заданных атмосферных условиях (давлении и температуре). Если же продукт реакции находится на более высоком энергетическом уровне, чем сумма индивидуальных исходных соединений, то такая реакция не произойдет.
Химическая связь между атомами образуется при наложении их электронных орбит, что происходит, когда орбитали (области наибольшей вероятности нахождения электронов) реагирующих веществ симметричны. Другими словами, они должны находиться в том же пространстве и в той же фазе. Законы Вудворда-Хофмана обеспечивают возможность математического предсказания, будет ли определенная химическая реакция поддерживать предполагаемую симметрию и соответственно будет ли образовываться продукт с более прочной связью и более высокой стабильностью, чем исходные реагенты.
Вудворд и Хофман анализировали эти эффекты орбитальной симметрии для реакций, в которых несколько связей разрывались или образовывались одновременно, а не для последовательно протекающих процессов с образованием промежуточных соединений. Законы Вудворда-Хофмана получили широкий резонанс как наиболее выдающиеся теоретические достижения после второй мировой войны. Из-за простоты их формулировок и отсутствия требований применения сложной компьютерной обработки они широко использовались в практической медицине и промышленности. Их относительная простота согласуется с убеждением Хофмана в том, что способность достоверно делать предсказание без лабораторных вычислений является основой понимания. «Если вы обращаетесь к компьютеру, значит, вы не поняли закона», – говорит он. Вудворд и Хофман описали свои открытия в 1970 г. в книге «Сохранение орбитальной симметрии».
В 1981 г. Хофман совместно с Кэнити Фукуи был награжден Нобелевской премией по химии «за разработку теории протекания химических реакций, созданную ими независимо друг от друга».
«Концепции граничных орбиталей и сохранения орбитальной симметрии расширили границы понимания взаимодействия молекул при их столкновении, – отметила Инга Фишер-Хьялмарс, член Шведской королевской академии наук, в своей речи при презентации лауреатов. – В результате Вашей теоретической работы появились новые, огромной значимости возможности для планирования химических экспериментов».
Кроме Нобелевской премии, Хофман получил премию Общества химии особо чистых соединений, лекторскую премию Гаррисона Е. Хоува, премию Артура К. Коупа (совместно с Вудвордом), премию Полинга, медаль Николса и премию за выдающиеся заслуги в развитии неорганической химии, причем все премии были вручены Американским химическим обществом, а также премию Международной академии квантово-молекулярных исследований. Он является членом американской Национальной академии наук, Американской ассоциации фундаментальных наук, Международной академии квантово-молекулярных исследований и Американского физического общества, обладателем почетных ученых степеней Королевского технологического института в Швеции и Йельского университета.
По материалам Интернет
