Лука Турин - Секрет аромата. От молекулы до духов. Как запах становится произведением искусства

Процесс, при котором более мелкие молекулы улетучиваются первыми, а более тяжелые — позже, известен нам под другим именем — дистилляция. Перегонный аппарат — древнее изобретение, и даже самый простой способен отделить, например, спирт от воды. Надо просто постепенно увеличивать температуру и наблюдать, что собирается на холодном конце реторты. Первым появится спирт. Самый совершенный перегонный аппарат называется газовым хроматографом. Его изобрели в 1950-е гг. Мне повезло приобрести один такой бывший в употреблении, отремонтированный прибор по цене подержанного «Ягуара». И он теперь тихонько гудит у меня в подвале, пока я пишу эти строки. Он — красавец. Этот аппарат для запаха — что призма для света. Он разделяет парфюмерные смеси на составляющие. Прибор исключительной элегантности и простоты, но без него жизнь химика-осмолога была бы сущим кошмаром.

Вот как это работает. Вспомните, когда вы последний раз ужинали в итальянском ресторане. Стол был накрыт толстой белой хлопковой скатертью. Вы не обратили внимание, что капля красного вина, пролитого на скатерть, по мере проникновения в хлопковые волокна как бы меняет цвет, и по краю бурого проступает синий? Это хроматография, и впервые подобное явление было замечено применительно к цвету, отсюда и название (от др. — греч. χρῶμα — «цвет»). Идея в том, что различные молекулы могут перемещаться с различной скоростью, подобно марафонцам-любителям. Если их всех выпустить на трассу с выстрелом стартового пистолета и посмотреть, что будет, скажем, через десять миль, окажется, что они бегут мимо вас длинной вереницей — впереди самые быстрые, потом те, кто помедленнее, среди отстающих — обладающие лишним весом.

Представьте тонкую стеклянную трубку в доли миллиметра в диаметре и длиной около тридцати метров. Она аккуратно свернута в спираль, чтобы могла поместиться в печь размером под среднюю индейку с регулируемой температурой. Внутренность трубки покрыта вязкой субстанцией, в которой растворяются ароматические молекулы. Концы трубки должны выступать из печки, чтобы в один можно было запускать вещество, а из другого — собирать. Теперь пустим по трубке струю газа. В системе надо предусмотреть клапан, чтобы на входе можно было запускать небольшие порции ароматической смеси, не мешая при этом потоку газа. Установим в печке температуру, скажем, 100 °C. Запустим на входе в трубку порцию ароматической смеси и сунем нос к выходному отверстию. Различные молекулы попадают в трубку одновременно и движутся по ней, увлекаемые потоком газа. Если они не задержатся на стенках трубки, то и вылетят из нее одновременно. Но они, касаясь стенок, именно что приклеиваются к внутреннему покрытию, после чего должны в буквальном смысле «выпариться» из него, чтобы следовать дальше. Разумеется, молекулы, которые лучше приклеиваются к покрытию, проводят меньше времени в газовом потоке, а те, которые крепятся слабо, быстро летят дальше. Поскольку все молекулы с определенной структурой ведут себя практически идентично, то и вылетают из трубки примерно в одно время.

И на выходе получается разделение сложной смеси на компоненты. Если запустить в трубку смесь запахов, на выходе в течение нескольких минут можно будет ощутить различные «выдохи». Каждый «выдох» длится несколько секунд, и лучше не пропустить эти моменты, иначе запах улетучится. Для облегчения процесса часть потока на выходе направляется в детектор, связанный с автоматическим регистратором-самописцем. Если на выходе ничего нет, самописец рисует на бумаге ровную линию. Когда появляется «выдох», он рисует всплески, или пики. Звук ожившего самописца — знак того, что нужно спешить к выходному отверстию и принюхиваться. Можно для разнообразия добавить свистки и колокольчики — и заниматься этим делом весь день. Постепенное повышение температуры в печи приводит к тому, что даже самые липучие молекулы отклеиваются и вылетают наружу. Влажный и теплый воздух на выходе усиливает запах, но почему это происходит, неясно. Небольшой компьютер сообщает вам, какое количество вещества вылетает из трубки с каждым «выдохом». Так работает настоящий газовый хроматограф, анализирующий запахи. Этот прибор, и только он может точно сказать вам, из чего состоит тот или иной парфюм, и даст возможность почувствовать запах чистых молекул.

Рецепт для кумарина, незаменимой молекулы в синтетической парфюмерии, основан на химической реакции, которая называется конденсацией Перкина, названной в честь выдающегося промышленного химика-органика сэра Уильяма Перкина. Выглядит она следующим образом [14] Рецепт взят из: Vogel’s Textbook of Practical Organic Chemistry, fifth edition (ISBN 0582462363), выдающейся книги, которая создает ощущение (уникальное в естественных науках), что при наличии минимального оборудования, хорошего вытяжного шкафа и небольшого количества денег вы можете проводить химические эксперименты на профессиональном уровне. Попробуйте дома. :

В 250-миллиметровую круглодонную колбу помещают 2,1 г салицилальдегида, 2 мл сухого триэтиламина и 5 мл уксусного ангидрида и аккуратно нагревают смесь в течение 12 часов. С помощью пара дистиллируют смесь из реактивной колбы и удаляют дистиллят. Оставшуюся в колбе кислоту нейтрализуют твёрдым бикарбонатом натрия, используя лакмус в качестве индикатора, затем охлаждают, отфильтровывают осажденный неочищенный кумарин и промывают небольшим количеством холодной воды.

Если вы, как и я, не химик, то в первую очередь наверняка обратили внимание, что выглядит это несколько проще, чем, скажем, приготовление говядины «Веллингтон». Все, что вам требуется — немного стеклянной посуды и три компонента — «строительных блока», которые Перкину пришлось изготавливать самому, но сегодня их можно купить за несколько евро. Честно говоря, даже во времена Перкина никто не начинал с компонентов размером в один атом углерода. Но откуда берутся все эти компоненты? Если проследить источник до самого начала, окажется, что они берутся из нефти, т. е. из древнейших форм жизни [15] Впрочем, не все убеждены, что нефть — ископаемое топливо. Томас Голд, например, в своей изумительной книге The Hot Deep Biosphere убедительно доказывает, что углеводороды имеют неорганическое происхождение. , которые кропотливо собирали их из отдельных атомов, или из современных форм жизни, например, из древесины. Кроме того, вы обратите внимание, что эти строительные блоки имеют старомодные названия: салицилальдегид (от salix — ива, из которой его изначально экстрагировали), уксусный альдегид — от уксуса, лакмус. На самом деле, весь процесс приятно эмпирический («аккуратно», «немного воды», «лакмус в качестве индикатора»). Химия, действительно, до сих пор — искусство.