Почему без знания этой науки невозможно развитие общества в целом? Какие существуют важные отечественные разработки? Стоит ли бояться «вредной химии»? Почему лучшим химическим вузом считается химический факультет МГУ? Правда ли, что там не только учат, но и занимаются настоящей наукой? Об этом рассказывает Сергей Сергеевич Карлов, исполняющий обязанности декана химического факультета МГУ, доктор химических наук, профессор РАН.
Сергей Сергеевич Карлов. Фото Ольги Мерзляковой / Научная Россия
Сергей Сергеевич Карлов – доктор химических наук, профессор РАН, исполняющий обязанности декана химического факультета МГУ. В 2000 году защитил кандидатскую диссертацию на тему «Функциональнозамещенные герматраны и азагерматраны. Синтез, строение, реакционная способность». В 2007 году защитил докторскую диссертацию на тему «Новые металлатраны, металлоканы и родственные им каркасные соединения». Основные исследования – в области органических производных элементов главных подгрупп, титана и цинка. Синтез и исследование реакционной способности и структуры «тяжелых» аналогов карбенов.
— Химическому факультету МГУ — 95 лет. Он основан в 1929 г. Скоро 100 лет! Давайте вспомним отцов-основателей факультета, что это были за люди, чем были знамениты?
— Начну со времени чуть раньше. Преподавание химии началось в 1758 г., потому что один из трех созданных факультетов был медицинский, а в любые времена — что тогда, что сейчас — в медицине без химии никуда. Был приглашенный профессор химии, немец, который и приложил усилия для начала преподавания химии в Московском университете. В 1838 г. была построена лаборатория — отдельное здание в центре Москвы, оборудованное по высшему уровню. Химия развивалась. Но отцом-основателем той химии, которая сейчас преподается в МГУ, был Владимир Васильевич Марковников. Думаю, что все школьники, которые учили органическую химию, знают эту фамилию. В.В. Марковников был профессором Казанского университета, но по ряду причин принял решение переехать в Москву. Именно его школа сделала МГУ ведущим вузом нашей страны в области химии. В.В. Марковников очень много сделал для науки в нашей стране, для преобразования химического образования.
— Что конкретно он сделал?
— Впервые научная работа была введена в учебный план. Мы сильны научной работой наших студентов. Практически у всех студентов очень сильные дипломные работы, публикации в престижных специализированных журналах. И это благодаря В.В. Марковникову. Он заложил траектории обучения двухсеместровым химиям — органической и неорганической, физической и аналитической.
После него кафедру химии возглавил человек, которого знают все, кто считает себя специалистами в области химии, — Николай Дмитриевич Зелинский, выдающийся химик-органик. В те времена, когда он руководил кафедрой, как раз началось серьезное развитие химии. Начались активные исследования в области органики. С.С. Наметкин, А.Е. Чичибабин — это все наши профессора в области физической и органической химии.
— Почему химический факультет появился только после революции?
— Стало понятно, что химии не хватает, тесно в рамках физико-математического факультета. Хотя мы до сих пор сильны междисциплинарным взаимодействием, но тогда было принято решение о создании химического факультета. Это случилось 1 октября 1929 г. Мы чтим эту дату. Решение о создании химического факультета было принято с учетом достаточно активного развития химии в стране. Очень много сделал один из деканов факультета Александр Николаевич Несмеянов. Он был деканом недолго, четыре года (1944–1948) и три года — ректором МГУ. Тогда химический факультет возвращался из эвакуации в Ашхабаде и Екатеринбурге. Хотя во время войны здесь тоже оставались сотрудники, проводились научные исследования.
— Какие именно?
— Поскольку химический факультет всегда отвечал на вызовы времени, работы были направлены на военные нужды. Например, важным было создание нового ингибитора коррозии в лаборатории коллоидной химии. Он производился прямо в стенах химического факультета и отсюда отправлялся на фронт. Были разработаны новые присадки к авиационному топливу. Проводились исследования в области медицины, синтеза лекарственных препаратов. Очень важно, что шли активные исследования, касающиеся выявления боевых отравляющих веществ. Хорошо, что это не потребовалось. Начались исследования в области выделения урана. А.Н. Несмеянов заложил строительство этого замечательного кампуса на Ленинских горах. Из многих мест было выбрано это, наверное, самое удачное в Москве. Он добился того, что строилось не только главное здание, но и отдельные здания для нескольких факультетов. Именно тогда было принято решение, что для химического, физического и биологического факультетов будут отдельные здания.
— Зачем это было нужно?
— Химия — наука экспериментальная, и решение об отдельном здании стратегически правильно. Причем здание строилось очень серьезно: здесь есть специальные помещения, где благодаря фундаменту практически отсутствует вибрация, что также необходимо для экспериментов. Химия развивалась, все время возникали новые кафедры. Были созданы кафедра радиохимии, кафедра высокомолекулярных соединений. Страна понимала, что нужно усилить исследования в какой-то области, и создавалась кафедра. В 1992 г. деканом факультета стал В.В. Лунин, которого тоже хорошо знают в научном мире. Под его руководством прошло самое трудное за последние годы время, но он с честью провел химфак через эти испытания.
— По вашим словам, вы гордитесь тем, что на химфаке не только учат, но и занимаются наукой. Какие научные результаты вы считаете самыми сильными за эти годы?
— До недавнего времени в СССР и в России был всего один нобелевский лауреат по химии — Николай Николаевич Семенов. Имя МГУ связано с ним: он создал кафедру химической кинетики и долгие годы ею руководил. Он получил Нобелевскую премию за работы, сделанные до прихода в МГУ, но тем не менее кафедра проводила очень важные по тем временам исследования. Я бы отметил некоторые из них: школу химиков-органиков, которую заложили В.В. Марковников, Н.Д. Зелинский, А.Н. Несмеянов, да у нас и сейчас есть выдающиеся современники, работающие на этой кафедре. Это Ирина Петровна Белецкая — классик в области металлоорганического катализа, ее исследования на уровне нобелевских лауреатов, на мой взгляд. Это Николай Серафимович Зефиров, уже ушедший, тоже выдающийся химик-органик. Это целая плеяда химиков-органиков, внесших огромный вклад в развитие химии.
Из других областей — например, Петр Александрович Ребиндер, возглавлявший кафедру коллоидной химии. «Эффект Ребиндера» известен практически всем ученым-химикам. Это Александр Наумович Фрумкин, создатель кафедры электрохимии. Он долго ее возглавлял, там проводились исследования в этом направлении.
— Его именем даже называется Институт электрохимии.
— Совершенно верно. Тяжело оценивать, насколько прорывными будут исследования, которые ведутся сейчас. Но мы их проводим в очень широком поле направлений не только химии, но и смежных наук. Очень важные исследования проводятся в области электрохимических источников тока. У всех на слуху аккумуляторы. Здесь важна не только кафедра электрохимии, но и междисциплинарность. Ведь что такое аккумулятор? Катод, анод и что-то между ними. Так вот, катод делают коллеги с одной кафедры, аноды — с другой кафедры: например, углеродные аноды — с кафедры химической технологии. А то, что между ними, — это кафедра коллоидной химии: полимеры, органические соединения-растворители. У нас сформировался очень сильный междисциплинарный коллектив. Там много известных ученых, которых возглавляет член-корреспондент РАН Евгений Викторович Антипов. Он осуществляет, я бы сказал, прорывные исследования в этом направлении.
— Вы много сотрудничаете с биологами…
— Да, у нас сильная школа на стыке биологии и химии. Кафедра химии природных соединений, кафедра химической энзимологии и кафедра медицинской химии — это исследования в области химии, биологии и медицины. Школа академиков Алексея Алексеевича Богданова и его ученицы Ольги Анатольевны Донцовой проводит серьезные исследования в области биохимии, признанные на мировом уровне.
— Расскажите подробнее о вашей кафедре медицинской химии. Какого рода исследования там идут?
— Кафедра медицинской химии была создана в 2014 г., это самая молодая наша кафедра. После ее создания новые кафедры на химическом факультете пока не появлялись. Она возникла, когда разделилась кафедра органической химии и осталась классическая кафедра органической химии, и Н.С. Зефировым была создана кафедра медицинской химии и тонкого органического синтеза. Это очень интересное направление. Лекарства делали всегда, с древних времен химики-органики, химики-неорганики. Но появление такой отрасли в области химии — а это отрасль, признанная специальность, — привнесло в поиск лекарств структурирование.
Ведь как раньше искали биологически активные соединения? Синтезировали какие-то вещества и начинали тестировать их на мишенях, биологических объектах. На кафедре медицинской химии сейчас существуют несколько лабораторий. Одна из них первой приступает к поиску новых лекарств, и уже сейчас существуют лекарства, которые были выведены на рынок именно в такой последовательности. Сначала — предположения при помощи компьютерных расчетов. Это очень интересная наука, она тоже пользуется достижениями биологии и медицины, потому что прежде всего нужно определить объект воздействия, потом при помощи компьютерных расчетов подобрать молекулу, которая будет максимально связываться с этим объектом, затем подобрать соединения, которые могут быть активны. Здесь работает не только кафедра медицинской химии, но еще и кафедра органической химии. Вторая часть — это направленный синтез подобных молекул. Что важно — мы не тратим ресурсы на синтез широкого круга соединений, а пытаемся синтезировать уже определенные молекулы, активность которых при помощи компьютерного дожинга предсказывается как достаточно высокая против какой-то мишени.
— Какие лекарства уже созданы?
— Традиционно очень сильная школа средств, направленных против нейродегенеративных заболеваний. Началось это еще до создания кафедры медицинской химии, но сейчас в этом направлении идут активные исследования. Это только кажется, что можно синтезировать любую молекулу. С одной стороны, это так, но требуются очень серьезные усилия для синтеза конкретной молекулы. На кафедре медицинской химии отличные химики-синтетики. У коллег есть возможность проводить исследования на клеточных линиях и дальше отдавать на классические доклинические испытания.
Отдельно выделю группу, которая, может быть, не совсем классическая с точки зрения медицинской химии, потому что она рассматривает в основном неорганические препараты. Здесь очень сильная школа бионеорганической химии... Самое известное лекарство, содержащее атомы металлов, — цисплатин. Это очень давнее лекарство, эффективное против ряда опухолей. Синтез сходных соединений тоже весьма интересен и полезен.
Сергей Сергеевич Карлов. Фото Ольги Мерзляковой / Научная Россия
— Какие еще разработки сейчас ведутся на факультете?
— У нас есть кафедра химической технологии новых материалов. Наверное, это самая прикладная наша кафедра. Это следует из названия — она направлена на создание и использование технологий. Но я отмечу не только классические технологии получения химических соединений, но и, например, то, что коллеги под руководством В.В. Авдеева работают в области новых материалов. Например, крылья для самолета МS-21 производятся из материалов, которые делают коллеги В.В. Авдеева. Я считаю, что это очень большое достижение химического факультета, потому что это, как модно говорить, инновационный материал. Он создан, запатентован, максимально отвечает задачам, ставящимся в авиации. Коллеги делают огромное количество углеродных материалов, которые используются в качестве уплотнителей, наполнителей.
На кафедре органической химии традиционно существуют сильная школа катализа И.П. Белецкой и школа органического синтеза. На кафедре неорганической химии достаточно традиционные исследования в области неорганических материалов. В какой-то момент в МГУ был создан факультет наук о материалах, который выделился из химического факультета. Там очень плотное взаимодействие с нашей кафедрой неорганической химии. Идут многолетние исследования неорганических материалов, в частности полупроводников, люминесцентных материалов.
— А что за направление астрохимии?
— Его развивает Андрей Владиславович Столяров. Это очень интересное направление — химические процессы в космическом пространстве, на астрономических объектах. Проверить сложно, но современный инструментарий позволяет исследовать эти процессы удаленно и получаются очень интересные результаты. Мы узнаем о нахождении на этих объектах все более сложных, в том числе органических молекул, и это четко показывают исследования, которые проводятся на кафедре.
Можно сказать, что по публикациям в топовых журналах мы выступаем лидерами в МГУ: основные публикации — в области химии, много — в области материаловедения, чуть меньше в области физики и достаточно много публикаций на стыке биологии и медицины.
— Вы упомянули про сильные студенческие дипломные работы. Могли бы вы рассказать о каких-то, которые на вас произвела впечатление?
— В этом году в моей научной группе защищались два дипломника, Екатерина и Артем. Дипломы у них были по разным направлениям.
Артем разработал новые инициаторы полимеризации циклически сложных эфиров для синтеза новых биоразлагаемых полимеров. Думаю, что по результатам диплома у него будет как минимум две статьи. Ему удалось синтезировать интересный инициатор на основе галлия. Чем хорош галлий? При синтезе биоразлагаемых полимеров очень тяжело убрать атом металла из инициатора, из получающегося полимера, а галлий традиционно считается совсем не токсичным элементом, есть препараты на его основе, и они считаются не токсичными.
Екатерина занималась более фундаментальным направлением исследований. Существует такое понятие, как карбены, это соединение углерода в степени окисления 2+, а у него есть более тяжелые аналоги по 14-й группе: кремний, германий, олово и свинец. Ее исследования были направлены на изучение поведения производных германия и олова в степени окисления 2+ и выяснение факторов, влияющих на реакционную способность этих соединений. Это фундаментальное исследование в принципе может дать применение в катализе, потому что, возможно, удастся создать какие-то новые катализаторы на основе более дешевых элементов.
— О каких элементах идет речь?
— Сейчас основной катализ — это благородные металлы: платина, палладий, иридий, родий. Они дорогостоящие. Поэтому одно из направлений исследования — попытка заменить катализаторы на основе дорогостоящих металлов на более дешевые. Здесь очень много исследований проводится в области катализа железом, никелем. А мы попытались перейти на p-элементы — германий, олово. Пока мы далеки от успеха, но вклад в фундаментальную науку химии элементов 14-й группы, на мой взгляд, очень большой.
— Когда я подходила к химическому факультету, увидела, что у вас сегодня началась школа для учителей. Что это за мероприятие?
— Да, я как раз недавно открывал эту школу. Скажу так: я считаю, что химический факультет МГУ — это лучший химический вуз нашей страны. Я имею право так сказать как декан. Во всех рейтингах химический факультет МГУ в области химии на первом месте. У нас есть и другие факультеты, связанные с химией: факультет фундаментальной физико-химической инженерии под руководством академика Ю.Г. Горбуновой. Есть факультет наук о материалах, который возглавляет академик К.А. Солнцев. На других факультетах есть исследования в области химии, но все-таки химический факультет среди этих факультетов самый большой, и поэтому, наверное, основная часть успеха МГУ в области химии связана с химическим факультетом.
Почему мы сильны? У нас сильный преподавательский научный коллектив, и благодаря ректору В.А. Садовничему мы его сохранили. Но у нас еще очень сильные студенты. К нам приходят лучшие студенты, которые хотят специализироваться в области химии. Что очень важно — они «заточены» на обучение именно на химическом факультете. Они практически не выбирают другие вузы, идут учиться именно к нам. У нас очень высокий процент «доноса оригиналов» — 80% из тех людей, которые по баллам могут поступить на химический факультет, приносят сюда оригиналы аттестата. Это очень много, с учетом того, что у нас 215 бюджетных мест. Мы популярны в области химии. А сильны наши студенты благодаря тому, что их хорошо готовят учителя химии в школах. Это важно — в школе должно быть заложено базовое знание в области химии и привита любовь к химии.
— При этом в обществе существует «химиофобия». Люди боятся «вредной химии».
— Это правда. Но ни один химик пока не сравнился по ядовитости с какими-то природными объектами. Яд рыбы фугу много токсичнее любого созданного в лаборатории химического соединения. Так вот, нам важно, чтобы к нам приходили сильные дети. А это возможно только в том случае, если мы активно работаем с учителями.
Есть два направления работы: организация и участие в химических олимпиадах. Мы играем важную роль во Всероссийской олимпиаде школьников по химии, мы проводим две «перечневые» олимпиады первого уровня — Московскую олимпиаду школьников по химии и олимпиаду по химии «Ломоносов». И еще очень важно, чтобы учителя могли иметь обратную связь с нами. На это работают и съезды учителей химии, которые мы проводим, иногда сами, иногда совместно с коллегами. Традиционное мероприятие — летняя школа учителей химии. Был перерыв из-за пандемии. Предыдущая была в 2019 г., в 2022 г. мы проводили съезд учителей химии. А теперь снова проводим школы.
— Откуда приезжают учителя?
— Мы собираем из всех регионов страны наиболее активных учителей химии, читаем для них лекции, проводим мастер-классы. Например, будет совершенно замечательный мастер-практикум по программе для школьников. Ведь важно, что химия — в первую очередь экспериментальная наука. И, конечно, хотелось бы, чтобы во всех школах любовь к химии прививалась именно через эксперименты. А для этого учителя должны знать, как это можно сделать при существующей базе. Важно и то, что мы рассматриваем для наших выпускников несколько траекторий: конечно, мы готовим фундаментальных и прикладных ученых, которые потом остаются работать в университете, идут работать в институты академии наук, в крупные компании, но еще одна важная траектория, которую мы поддерживаем, — это теория и методика преподавания химии в школе.
— И есть студенты, которые хотят стать учителями?
— Да, у нас есть ребята, которые специализируются в этой области. Есть коллеги на факультете, которые не только химики, но и педагоги, кандидаты педагогических наук. Задача одна: привить любовь к химии и создать хороших специалистов в области химии. Нельзя прийти на первый курс, не зная, что такое химия, и хорошо научиться. Не получается так. Любовь к химии должна быть привита в школе. И взаимодействие с учителями позволяет это сделать.
— Какое количество учителей приезжает к вам на школу?
— Школа проводится в очно-дистанционном формате. Зарегистрировались порядка 330 человек, не знаю, сколько доехали. Большая химическая аудитория на 450 посадочных мест была почти полная, на лекциях столько народу не бывает. И более 2,5 тыс. человек присоединились дистанционно. Это серьезный охват учителей химии и, что важно, практико-ориентированное занятие. Реальные лекции, помогающие учителям, дают интересные примеры, которые могут увлечь ребят.
— Расскажите о планах и перспективах факультета.
— Наверное, я достаточно консервативный человек, как многие в образовании, и в первую очередь я бы хотел сохранить те традиции, тот базис, который у нас заложен. Я бы очень хотел, чтобы сохранилась та система образования, которая у нас есть. Сейчас активно обсуждается возможная модификация в области образования. Хочу сказать, что благодаря В.А. Садовничему и В.В. Лунину у нас на химическом факультете не было системы бакалавриата и магистратуры. Я совершенно не против двухуровневой системы образования, но дело в том, что химия в наименьшей степени предназначена для такой системы. У нас в учебном плане огромное количество практикумов, это занимает очень много времени. За четыре года мы не успеваем подготовить специалиста высокого уровня. Коллеги вынуждены готовить за четыре года бакалавра, который потом поступает в магистратуру и там углубленно изучает какую-то направленность. А мы за шесть лет обучения в специалитете можем подготовить человека, который максимально хорошо разбирается в предмете. Понятно, что нельзя быть специалистом во всех областях. Но иметь базовые понятия в каждой области химии — это потом помогает работать.
— Вам это помогает?
— Безусловно. Вот я химик-металлоорганик. А сейчас я занимаюсь полимерами. Но мне для работы нужны знания в области неорганической, органической, физической, аналитической химии, химии высокомолекулярных соединений. И еще — немного в области химической технологии, потому что я планирую продвигать эти полимеры куда-то дальше. За четыре года не научиться, нужен специалитет шесть лет. Итак, сохранить и как-то разумно модернизировать, потому что база научных знаний расширяется и нельзя бесконечно расширять изучаемые предметы. Нужно как-то разбивать ребят по потокам в рамках специалитета. У нас очень сильные дипломы именно благодаря специализации. Я очень надеюсь, что нам удастся продолжать прорывные исследования в области различных отраслей химии, и для этого много делается не только нами, но и университетом, государством.
— В химической науке важна приборная база. Как у вас с этим?
— Мы в состоянии покупать при помощи университета и государства современные приборы. Сейчас приборный парк у нас сильно обновляется. Причем не только научный. Мы обновляем наши практикумы, и за это надо сказать отдельное спасибо В.А. Садовничему. Оборудование устаревает, а благодаря университету студенты приходят в новые отремонтированные и наполненные новым современным оборудованием аудитории. Понятно, что это не выдающееся оборудование безумной стоимости. Оно просто современное. И студент учится эксперименту на современном оборудовании — это важно. Еще есть мечта — продолжать исследования в области различных отраслей химии. Если мои скромные мечты реализуются, это будет очень хорошо.
«Очень важно привить любовь к химии». И.о. декана химического факультета МГУ С.С. Карлов
Интервью проведено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Источник: scientificrussia.ru
