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

Что касается амбры, тут боги проявляют не только чувство юмора, но и порой некоторую жестокость. Чрезвычайно заслуженный химик-флейворист Гюнтер Олофф многие годы работал с амбровыми веществами, которые стремятся быть весьма жесткими молекулами, связанными мостиками и кольцами. В 1971 г. он предложил применить к запаху амбры «Правило трех осей». Согласно этому правилу, амбра должна иметь структуру под названием декалин, напоминающую два составленных рядом шезлонга, а три группы в позициях 1, 2 и 4 должны быть аксиальными, т. е. направленными в стороны от горизонтали. Это соответствовало множеству данных. Однако через несколько лет появилось несколько веществ, имеющих запах амбры, среди которых превосходное чрезвычайно сильное вещество каранал, названное в честь Карен Росситер, химика компании Quest, которая открыла его[46].

Каранал не подчиняется правилу трех осей.

Немного биологии

Запах, как и цвет – биологический феномен. Это не собственное свойство молекулы – это то, что чувствуют наши клетки, когда молекулы к ним прикасаются. Иными словами, это проблема молекулярного распознавания. Молекулярное распознавание повсеместно в биологии. Наберите «молекулярное распознавание» в поисковой строке любого браузера – и вам вывалится более пятисот тысяч результатов.

Сначала рассмотрим, как жизнь создает свои молекулы. Кумарин получают из бобов тонка с дерева, которое на языке народа тупи из Французской Гайаны называют cumarù.

При ферментации бобы высыхают и высвобождают кумарин, которого так много, и он такой чистый, что на поверхности бобов спонтанно образуются белые кристаллы. В очень слабом растворе он сладкий на вкус. В более концентрированном – горький. Одного боба достаточно, чтобы сделать добрый (хотя и несколько канцерогенный) килограмм мороженого. Всю свою жизнь бобы дерева диптерикс душистый в природных условиях без малейших возражений вырабатывают кумарин – для этого им не требуются ни сильные кислоты, ни причудливые растворители, ни бикарбонат натрия. Они делают это с помощью инструментов, о которых современные химики-органики могут только мечтать[47].

Почти каждая химическая реакция в живом организме облегчается благодаря специальному катализатору, или энзиму, который сам по себе является молекулой. Как это работает? Например, в случае с кумарином, пятым шагом его натурального образования в бобе является изгибание свободного конца молекулы таким образом, чтобы ей было легче найти кусок, к которому нужно присоединиться. Это происходит благодаря энзиму под названием изомераза, который прикрепляется к молекуле таким образом, что заставляет связь «повернуться» в нужном направлении, как мы поворачиваем, например, крышку банки с бисквитами.

Запах, как и цвет – биологический феномен.

Для связывания молекул энзимы должны иметь достаточно большие карманы, чтобы молекулы в них помещались. Соответственно, энзимы стремятся быть намного крупнее, чем объекты, которые они связывают. Одна такая изомераза изображена ниже, вместе с гораздо более мелкой молекулой кумарина, которую она связывает.

Этот энзим по биологическим стандартам считается мелким, но все равно это очень большая молекула для химиков: сорок четыре атома углерода, шестьдесят девять – водорода, двенадцать – кислорода, один – азота. Белки, или протеины – большие: простой (фиктивный) белок, представляющий только по одному из каждых двенадцати доступных компоновочных блоков, в нотации SMILES выглядит следующим образом:

OC(=O)CC[C@](n: c(=O)[C@@](n: c(=O)[C@@](n: c(=O)[C@@](n: c(=O)[C@@](n: c(=O)[C@@](n: c(=O)[C@@](n: c(=O)[C@@](n: c(=O)[C@@](n: c(=O)[C@@](n: c(=O)[C@@](n: c(=O)[C@@](n: c(=O)[C@@](n: c(=O)[C@@](n: c(=O)CN)C)C(C)C)CC(C)C)[C@@](C)CC)CO)[C@](O)C)CS)CCSC)Cc1ccccc1)Cc2c