Таубе (Taube), Генри

Канадо-американский химик Генри Таубе родился в Ньюдорфе (провинция Саскачеван, Канада), в семье Альбертины (Тайдетски) Таубе и Самюэла Таубе. Окончив местную школу, он поступил в Саскачеванский университет, где в 1935 г. получил степень бакалавра естественных наук, а два года спустя стал магистром. Затем Таубе занимался в Калифорнийском университете в Беркли, и в 1940 г. ему была присуждена докторская степень по химии. Оставшись в Беркли в качестве преподавателя, он в течение года вел курс химии для студентов выпускного курса. В 1941 г. Таубе занял должность ассистент-профессора в Корнеллском университете и в том же году получил американское гражданство. С 1946 по 1961 г. он преподавал в Чикагском университете, где впоследствии, став полным профессором, с 1956 по 1959 г. руководил химическим факультетом. С 1962 г. Таубе – профессор химии Станфордского университета, а в 1978 г. он возглавил там химический факультет.

Еще в тот период, когда Таубе начал вести усложненный курс химии в Чикагском университете, его привлекли возможности, которые предоставляла исследовательская работа. Подобно многим другим химикам в годы, предшествовавшие второй мировой войне, Таубе интересовался незадолго до этого открытыми радиоактивными изотопами, называемыми радиоизотопами. Радиоизотопы испускают радиоактивные частицы – альфа-, бета- или гамма-лучи, которые можно обнаружить с помощью сцинцилляционных счетчиков. Использование радиоизотопов упрощало проведение экспериментальных, исследований в области естественных наук и расширяло их возможности. Например, углерод-14 (радиоизотоп углерода-12) содержит в ядре своего атома 2 лишних протона и испускает бета-частицы (электроны). Если ввести углерод-14 в углерод содержащую молекулу, то его можно легко обнаружить и определить его количество в экспериментальной системе.

В Корнеллском и Чикагском университетах Таубе разработал новые экспериментальные методы, при которых радиоизотопы использовались для количественного измерения и дальнейшего описания механизмов окислительно-восстановительных реакций и реакций замещения. При реакции замещения происходит перенос атома от одной молекулы к другой, в окислительно-восстановительных же реакциях осуществляется перенос электронов. Потерю электронов называют окислением, приобретение электрона – восстановлением. К 1940 г. качественные аспекты окислительно-восстановительных реакций были хорошо известны. Наличие искусственно получаемых радиоизотопов означало, что скорости окислительно-восстановительных реакций стало возможным измерять с помощью изотопных индикаторов.

Таубе особенно интересовали координационные соединения (впервые описанные Альфредом Вернером), в которых центральный атом или ион окружен группой атомов, называемых лигандами. В химии координационных соединений большое внимание уделяется изучению химических связей и реакций металлов. Металлы отличаются от неметаллов тем, что в их атомах один или более электронов слабо привязаны к ядру и легко отрываются, в результате чего атом металла превращается в положительно заряженный ион. В 40-е гг. Таубе показал, что ионы металлов в растворе образуют химические связи с молекулами воды – иными словами, молекулы воды действуют как лиганды. Такое предположение ранее уже выдвигалось, но доказано не было. Таубе описал также взаимосвязь, существующую между скоростями окислительно-восстановительных реакций, скоростями реакций замещения лигандов и электронными конфигурациями металлов и комплексов металлов.

Таубе показал, что существует большая корреляция между электронной структурой определенных переходных металлов (металлов, обладающих как свойствами металлов, так и свойствами неметаллов) и скоростями реакций замещения лигандов. В опубликованной в 1952 г. статье он выдвинул концепцию переноса внутрисферного атома и внешнесферного электрона. В настоящее время известно, что оба механизма участвуют в процессе переноса энергии в самых разнообразных биологических системах.

Вместе со своим коллегой Хоуардом Майерсом Таубе в 1954 г. опубликовал в «Журнале Американского химического общества» («Journal of the American Chemical Society») статью об окислительно-восстановительных реакциях координационных соединений. В ней ученый описал механизм восстановления хромом в водном растворе ионного комплекса металла, содержащего кобальт, а также сообщил, что перенос электрона от хрома к кобальту осуществляется промежуточным соединением, в котором хлорид временно образует так называемый мостик. До проведения Таубе работы по восстановлению одного иона металла другим было известно только то, что электроны переносятся от хрома к кобальту и что хлорид-ионы переносятся от кобальта к хрому. Выдвинутая Таубе концепция промежуточного мостика объяснила, каким образом происходит эта реакция.

В 1969 г. Таубе вместе с другим своим коллегой, Кэролом Крейтцем, получил и описал новый вид положительно заряженного иона. Названный катионом со смешанной валентностью, он состоит из двух атомов рутения (металлического элемента, присутствующего в платиновой руде), каждый из которых связан с пятью молекулами аммиака, с пиразиновым кольцом, образующим мостик между ионными комплексами. Этот катион со смешанной валентностью, известный в настоящее время как ион Крейтца – Таубе, был использован в 70-е гг. Таубе и его коллегами для изучения скоростей и механизмов внутримолекулярного переноса электрона в окислительно-восстановительных реакциях. Проведенное ими исследование связи между скоростями реакций замещения атомов кислорода и электронной структурой переходных металлов внесло определенный вклад в понимание (в терминах квантовой механики) ячеистого гидроксилирования и цитохромферментных систем.

В 1976 г. Таубе и его коллеги получили комплекс технеция, который в настоящее время используется в качестве меченой молекулы в клинической радиоактивной медицине. Они также изучили химию осмия и других комплексов рутения и приготовили первый комплекс с биазотным мостиком для дальнейшего прояснения структурных деталей химической связи между металлами и их лигандами.

В 1983 г. Таубе была присуждена Нобелевская премия по химии «за изучение механизмов реакций с переносом электрона, особенно комплексов металлов». Во вступительной речи от имени Шведской королевской академии наук Ингвар Луквист проследил развитие теоретической химии от работы Сванте Аррениуса над реакциями с переносом электрона до вклада Таубе в этой области. В своем ответном выступлении Таубе говорил о том, какую заметную роль играет химия в жизни человека. «Однако пользу, приносимую наукой, нельзя оценивать только в терминах физики, – продолжал он. – Наука как упражнение интеллекта обогащает нашу культуру и сама по себе действует облагораживающе. Каждая новая информация о том, как атомы, взаимодействуя, «самовыражаются» в структуре и превращениях – и не только в мертвой материи, но особенно в живой, – вызывает трепет».

В 1952 г. Таубе женился на Мэри Элис Уэсч. У супругов два сына и две дочери. Свое свободное время ученый проводил, коллекционируя записи или работая в саду.

Помимо Нобелевской премии, Таубе награжден медалью Чарлза Фредерика Чендлера Колумбийского университета (1964), медалью Уилларда Гиббса Американского химического общества (1971), национальной медалью «За научные достижения» Национального научного фонда (1977), медалью Бейлара Иллинойского университета (1983), наградой по химии американской Национальной академии наук (1983) и медалью Пристли Американского химического общества (1984). Ученый – член американской Национальной академии наук, Американской академии наук и искусств, Американского философского общества и Королевского физиографического общества Лунда. Таубе присвоены почетные степени Саскачеванского университета, Еврейского университета в Иерусалиме и Чикагского университета.