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

альдегид, нитрит

Но давайте сначала убедимся, что этот эффект «суммы слагаемых» действительно действует. Можно ли провести эксперимент с другими молекулами? Нам потребуется часть с характерным запахом, предпочтительно не таким неприятным, как — SH, но тем не менее различимым. Возьмем нитриловую группу — CN; она хороша тем, что в химическом соединении она неизменно придает ему характер, лучше всего описываемый как «маслянисто-металлический». Это удачное определение принадлежит великому химику-флейвористу Полю З. Бедукяну, основателю фирмы, которая до сих пор носит его имя. Известно много нитрилов, и вскоре после того, как их стали систематически изучать, кто-то обратил внимание, что они пахнут как соответствующие альдегиды. В химической нотации это выглядит так: —CN пахнет как — C=О(Н). Это свойство стали широко использовать в парфюмерной промышленности, потому что прекрасно пахнущие альдегиды (вспомните «Шанель № 5») химически нестабильны и довольно реактивны, в то время как нитрилы, пусть и с более грубым запахом, очень миролюбивые создания. Например, домашние чистящие средства с лимонным запахом содержат — CN эквивалент самого, пожалуй, известного (по крайней мере, по запаху) альдегида — цитраля. Нитриловый эквивалент называется Agrunitrile ®и имеет, да-да, маслянисто-металлический лимонный запах.

цитраль, лимон

Agrunitrile®, маслянистометаллический лимон

Примечательно, что такой трюк можно провернуть со многими альдегидами и получить маслянисто-металлический огурец и маслянисто-металлический тмин. Повторю: запах этой молекулы — сумма ее составляющих.

Почему это так интересно? Давайте на минутку вернемся к — SH. Если посмотреть на периодическую таблицу химических элементов, вы обнаружите, что S (сера) располагается непосредственно под O (кислород). Это означает, на внешней орбите у них одинаковое количество электронов, а поскольку химия, по существу, занимается изучением брачного поведения электронов на внешней орбите, у этих двух элементов должно быть нечто общее. Так оно и есть: например, существует — ОН версия каждой тиоловой (—SH) группы. Группы — ОН известны как спирты. Этиловый спирт CH 3CH 2-OH — то, что может вас опьянить, а CH 3-OH — то, от чего слепнут и умирают неопытные самогонщики. Читатель по собственному опыту может знать, что этиловый спирт (водка высокого качества) никогда, и на самом деле никогда и не должен иметь запаха тухлых яиц. Кстати сказать, ни один спирт не пахнет тухлыми яйцами. Чтобы всем было понятно: мы всегда в состоянии отличить спирты от тиолов в любой концентрации. Но здесь есть один камень преткновения: по форме они различаются гораздо меньше, в если точнее — очень похожи.

Взгляните на модели молекул пинентиола (адский грейпфрут), вверху, и пиненола (сосновая хвоя), внизу. Они идентичны, хотя имеют различные функциональные группы.

Атомы O и S в этих молекулах явно выступают в роли магнитов, потому что остальные — всего лишь скользкие маленькие СН группы, которые предпочитают ни с чем не связываться. Если наша магнитная модель молекулярного распознавания верна, и допуская, что все вокруг постоянно вертится, как мы можем быть уверены, что не ошибаемся, принимая чуть более крупный атом S за более мелкий O, и наоборот? Представьте, что вы определяете на ощупь две эти молекулы в полотняном мешке. Точно определить, где S, а где О, очень сложно, если у вас нет под рукой какого-нибудь специального микрометра. Но не забывайте, в этом бесконечно подвижном микрокосме даже микрометры из-за тепла будут постоянно колебаться на величину, сопоставимую с различием в размерах между S и O. Тем не менее нос «руками» рецептора безошибочно различит их на ощупь по внешнему электронному слою, безымянному комку электронов.

Но предположим, что наши рецепторы способны каким-то образом достоверно определить эту небольшую разницу в размерах. Тогда к этой альдегидно-нитрильной паре возникает встречный вопрос: почему они пахнут так одинаково? В конце концов, судя по поведению магнитов, они больше отличаются друг от друга, чем SH и OH!

Причем это явление не ограничивается этими двумя группами. На самом деле человеческий нос с идеальной точностью может определить самые разные химические группы, например, такие как оксимы (-NOH), нитросоединения (-NO 2), изонитрилы (-NC) и фосфины (-PH 2). Первым, кто указал на этот хорошо известный факт (оксюморон, но в науке не редкий случай), был ученый по фамилии Клоппинг, но его блестящая статья 1971 г. не произвела особого впечатления на специалистов. Клоппинг показал, грубо говоря, что чем больше молекула и чем больше химических групп (магнитов) она имеет для молекулярного распознавания, тем более точной должна быть их молекулярная идентификация и, следовательно, более характерный, индивидуальный запах. В этом смысле можно сказать, что самые надежные ключи — самые сложные, и это будет правдой. И, разумеется, наоборот: мелкие молекулы, из которых состоят газы типа HCN, H 2S и NH 3и у которых имеется лишь по одному магниту, подобны ключам от буфета, которые можно заменить обычной скрепкой. Они могут полагаться только на единственный вариант распознавания и должны иметь одинаковый запах при любой степени концентрации. Но, конечно, это не так. У молекулы HCN характерный запах горького миндаля, а не тухлого яйца, аммиак пахнет гнилой рыбой и т. д. Клоппинг предположил, что в его гипотезе кроется какая-то ошибка, но конкретизировать ее не смог.

Дайсон родился в XX веке, достаточно рано, чтобы успеть принять участие в Первой мировой войне и пережить газовую атаку, которая навсегда подорвала его здоровье. Но даже в ослабленном состоянии он работал по восемнадцать часов в сутки и в возрасте далеко за шестьдесят гонял в хвост и гриву большую команду талантливых молодых ученых. После мировой войны он разработал методику синтеза тиофосгена, который затем использовал для синтеза того, что в то время называлось «горчичными маслами», а в наши дни известно под названием изотиоцианаты, т. е. химические соединения, содержащие функциональную группу — N=C=S. Видимо, не случайно тиофосген и горчичные масла — близкие родственники фосгена и горчичного газа, воздействие которых Дайсон мог ощутить на себе в окопах Первой мировой. В то страшное время, возможно, у него сформировался и интерес к запахам, поскольку только нос в состоянии предупредить несчастного солдата, что настал его смертный час. Этим объясняется, в частности, и то, что, не считая учебников по химии парфюмерного производства, учебные курсы по боевым газам — единственные химические тексты, в которых дается систематическое описание запахов [52] Одна из таких книг — «Военные газы» (The War Gases, 1939) Марио Сартори; увлекательнейшее чтение, содержащее много информации о запахах, часто приятных, молекул, с которыми никому лучше не сталкиваться. .