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

Мускусы – примеры всех тайн химии ароматов. Начнем с того, что ни одна категория запахов не имеет столь большого разнообразия по структуре при наличии столь похожих ароматов. Это обилие объясняется, в частности, тем, что мускусы исследовались гораздо более тщательно, чем другие области. Дело в их коммерческой значимости и восхитительной непрактичности их натуральных источников. Но каковы бы не были причины, химики нашли не два или три, а, по последним подсчетам, не менее десятка совершенно различных способов создания молекул, которые имеют запах мускуса. После первого успеха Баура примерно три десятилетия стояла относительная тишина; химики рассматривали все варианты идеи с нитросоединениями. Они стоили недорого, давали хороший запах, хотя и не имели отношения к настоящему мускусу. А что, кстати говоря, содержит натуральный мускус? Ответ на этот вопрос в 1921–1925 гг. искал швейцарский химик-органик хорватского происхождения Леопольд Ружичка, тогда сотрудничавший с компанией Chuit, Naef & Firmenich[40]

. Ответ оказался полнейшим сюрпризом и принес ему в 1939 г. Нобелевскую премию.

В то время считалось, что кольца более чем с девятью атомами углерода создать невозможно. Основанием для этого были как теоретические обоснования, так и практические наблюдения. Методы, которые применялись для создания 6-, 7- и 8-членных колец, не годились для более крупных, и немецкий химик Иоганн фон Бауэр предположил, что это происходит потому, что кольца плоские и поэтому не могут быть созданы произвольных размеров. Чтобы это понять, представьте ребенка, собирающего кольцевую железную дорогу из дугообразных фрагментов колеи. Если радиус кривизны кольца больше или меньше радиуса компонентов, то в месте соединения колеи возникнет напряжение или кольцо вообще не сомкнется. Фон Бауэр предположил, что естественный угол поворота, представленный одним атомом углерода, равен шестидесяти градусам, поэтому так легко образуются шестичленные кольца. Все, что больше или меньше, требуют определенного искривления, и напряженность препятствует синтезу.

Хорошо, но неверно. Когда Ружичка очистил мускусную субстанцию мускусного оленя и подверг ее стандартной процедуре, которая разрывает кольца, он обнаружил, что главная часть оказалась длиной в пятнадцать атомов углерода и совершенно не имела запаха мускуса. Он проводил различные эксперименты, пытаясь найти объяснение, прежде чем неохотно пришел к заключению, что молекула натурального мускуса представляет собой неслыханное кольцо

из пятнадцати атомов углерода. Ошибка фон Бауэра заключалась в предположении о плоскостном характере колец. На самом деле, они были шарнирными. Как сам Ружичка очаровательно объяснял в Нобелевской лекции, «мне меньше мешал капризный характер самой субстанции, чем общее предубеждение, которое я и сам разделял, не допускающее возможности существования 15-членного <…> кольца». Даже идентифицировать его было достаточно трудно, а сделать так, чтобы оно вращалось – вообще геройский поступок. Он создал все кольца, содержащие от 9 до 20 атомов углерода, и обнаружил, что запах мускуса появляется при пятнадцати атомах и исчезает снова при двадцати, после чего молекулы запах теряют. Более мелкие кольца имели запах камфоры, а кольца с 10–13 атомами углерода – древесный запах.

Полезный выход этих реакций, особенно с кольцами средних размеров, был поразительно низок, порядка одной тысячной. Тем не менее он получил около 5 % шестнадцатичленных колец. О причине трудности говорилось ранее: мелким кольцам было трудно изогнуться до конца, большим – трудно даже обнаружить его. Несмотря на работу в компании Firmenich, Ружичка не смог создать коммерчески жизнеспособный мускус. Он появился только в 1935 г., причем в весьма неожиданном месте. Уоллес Карозерс, блестящий химик. Работавший в компании DuPont, преуспел в создании последовательного подключения молекул для получения полимеров, которые существенно изменили нашу жизнь: он изобрел нейлон и положил начало целому направлению. К сожалению, он покончил с собой в 1937 г. в возрасте сорока одного года и не смог увидеть колоссальное значение своих изобретений. Его мастерство в управлении реакциями последовательного соединения заключалось в том, чтобы не допустить их слияния, и в результате получился первый макроциклический (с большим кольцом) мускус, получивший футуристическое название астротон; его до сих пор производят под более прозаическим наименованием «Musk-T».