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

Шоколадная тема, как мы вскоре увидим, имела непредвиденные последствия. Через несколько страниц Шток становится более конкретен. Он описывает запах другого борана, В 6Н 12, как «чрезвычайно отталкивающий, похожий на В 4Н 10, но чем-то напоминающий сероводород». Это — недостающее звено, которое было нужно Дайсону. Совершенно различная форма, никаких общих химических свойств, но та же самая схема колебаний — и, видит бог, тот же запах!

Сообщение в Chemical News от 29 ноября 1878 г. об открытии первого борана. Обратите внимание, что Джонс с самого начала сообщает о «неприятном запахе» бороводорода. В более поздней статье он характеризует запах как «крайне неприятный» и констатирует, что он «при вдыхании даже в умеренных количествах вызывает тошноту и головную боль». Действительно, все бораны очень токсичны. Примечательно зеленое пламя борана, его можно видеть при запуске двигателей Lockheed SR-71, у которых нет стартера, и им для начала работы требуется небольшая порция бороводородного топлива. Это подчеркивает еще одно неприятное свойство боранов — их тенденцию к самовозгоранию. Странный колонтитул на странице имеет отношение к статье, опубликованной ниже, в которой двое ученых предвосхищают будущую науку «движущихся цветов и форм», которая составит конкуренцию танцам в своей привлекательности; возможно, это предчувствие концертов группы Grateful Dead.

Но в 1912 г. еще никому не было известно о колебаниях В-Н связей. Более того, со временем химики перестали нюхать смертельные бораны. Насколько я знаю, описание Штоком запаха В 4Н 10в растворе как «шоколадного» может быть правдой, но ленивый химик с холодной головой беспечно свяжет его с другой молекулой, декабораном (В 10Н 14). Это единственный твердый боран, который может получить любой даже без использования вакуумной трубки, и единственный, который не способен к самовозгоранию. Это белое кристаллическое вещество с сильным, сладковатым запахом вареного лука, иными словами, с запахом — SH. Но ученые неохотно допускают, чтобы элементарные факты мешали давно устоявшемуся мнению, и по сей день декаборан во всех базах данных опасных веществ описывается как имеющий «интенсивный, горький, напоминающий шоколад запах». Эта единственная ошибка, вероятно, отбросила теорию колебаний на три десятилетия назад. В конце 1930-х гг. был отмечен существенный прогресс в оптических и инфракрасных детекторах, и в 1941 г. Ститт занялся колебаниями боранов с использованием инфракрасного поглощения.

В то время это была новая методика, принципиально отличающаяся от метода Рамана, и более точная. В отличие от интенсивного света в видимом спектре, инфракрасное излучение находится в диапазоне частот, вызывающих свечение образца, поглощающего свет, если его колебания совпадают с соответствующими частотами. Как это работает? Благодаря явлению, знакомому нам как резонанс.

Вот простой эксперимент, который можно провести с использованием пианино. Откройте крышку пианино, встаньте рядом и нажмите ногой правую педаль. Это освобождает все струны. Затем пропойте любую ноту — недолго, но громко, после чего прислушайтесь. Пианино подхватит вашу ноту, потому что звуковые волны из вашей гортани приведут в действие струны, которые соответствуют высоте взятой вами ноты. То же самое — с колебаниями атомов, только в этом случае используется свет.

Когда спектры боранов опубликовали для всеобщего сведения, оказалось, что интенсивность колебаний В-Н связи чуть выше [57] В спектроскопии сложилась неудачная традиция изображать графики горизонтально как увеличение длины волны, что означает уменьшение энергии. Волновые числа, взаимно обратные длине волны, возрастают в правую сторону. 2500 см -1врезается в середину S-H диапазона…

Но при первой из множества упущенных возможностей, сопровождающих эту историю, Дайсон не смог установить связь, впрочем, как и никто другой вплоть до 1995 г., когда, открывая сходство колебаний, я не проверил запахи боранов. Но об этом позже. Дайсон, лишенный, так сказать, важнейшей улики, переключился на другие интересные соответствия между химическим группами, такими, как С=О и ацетиленов — углеводородов с тройной связью. Рамановская спектроскопия еще была молода, некоторые его предположения о частотах ошибочны, но ему удалось составить таблицу для верхней части вибрационной клавиатуры, которая до сих пор в основном верна.

Какова была реакция современников? Примечательно, но у нас есть несколько непосредственных печатных откликов на дискуссию, последовавшую за презентацией в Обществе химической промышленности в 1938 г. Сам Дайсон присутствовать не смог, и его доклад был прочитан другим. Доклад во многом основан на его предыдущих статьях и имеет громкое название «Научная основа запаха». К этому времени Дайсон был сотрудником колледжа Лафборо, заведения, которое служило ему домом до выхода на пенсию. После чтения доклада развернулась дискуссия, которая была частично записана, а текст отправлен Дайсону для ответов. В частности, выступивший д-р Фокс заявил, что запах не имеет никакого отношения к колебаниям, поскольку у алмаза, например, колебания есть, а запаха нет. Другие присутствовавшие возражали д-ру Фоксу, обратив внимание на то, что алмаз не испаряется. Д-р Перси Мэй отметил, что это был «интересный и поучительный доклад» и что он «давно чувствует, что следует уделять больше внимания осмике, которой пренебрегают по сравнению с оптикой и акустикой». Иными словами, положительно, но прохладно. Впрочем, между строк можно заметить, что некоторая привлекательность теории Дайсона заключалась в философском объединении цвета, звука и молекулярных колебаний. Доклад стал последней работой Дайсона по этой теме.

На фронте молекулярных колебаний наступила тишина до 1954 г., когда теория внезапно ожила под новым руководством со стороны канадского химика Роберта Г. Райта. В предыдущие годы существенные достижения были связаны с теорией «ключа-замка». Во-первых, благодаря рентгенокристаллографии появилось множество новых сведений о форме молекул. Во-вторых, после появления в 1946 г. статьи Лайнуса Полинга [58] Chem. Eng. News, 24, 1375 (1946). Лайнус Полинг, дважды лауреат Нобелевской премии (по химии в 1954, премии Мира — в 1962), привлек в химию квантовую механику. Он также проявлял большой интерес к побочным проблемам, среди которых — запах, механизм общей анестезии и, что больше всего известно, к витамину С. , в научном обществе образовался консенсус относительно того, что форма молекул влияет на молекулярное взаимодействие, и что распознавание молекул запаха лишь одна проблема из многих. В 1949 г. в журнале American Perfumer появилась влиятельная и авторитетная статья Р. У. Монкриффа под названием «Что такое запах: новая теория». Его идея заключалась в том, что форма молекулы отвечает за ее запах. Полинг и Монкрифф были известными химиками, а Монкрифф, в частности, имел большой опыт в химии запахов. Его слова о том, что форма должна быть ответственна за запах, прозвучали очень весомо и оказали большое влияние на других химиков, в частности, Битса, который провел фундаментальную работу по мускусам и опубликовал много теоретических статей, связанных с формой молекул.