|
В течение целого столетия особое внимание химиков — теоретиков, экспериментаторов и технологов — привлекал процесс фиксации атмосферного азота. Для того чтобы заставить азот вступить в реакцию с водородом при промышленном синтезе аммиака, необходимы высокое давление, температура 400—600°С, специальные катализаторы. Однако еще в 90-х годах XIX в. русский микробиолог С. Н. Виноградский открыл микроорганизмы, которые осуществляют биологическую фиксацию азота, идущую при атмосферном давлении и обычной температуре. Эти организмы обладают наборами биологических катализаторов — ферментов, позволяющих преодолевать химическую инертность азота, превращать его в аминокислоты и белки в присутствии воды и кислорода в обычных условиях. Биологическая фиксация азота, расшифровка ее механизма, использование полученных знаний для создания прямых и удобных методов получения ценнейших азотных удобрений, а может быть,, и продуктов питания — белковых веществ — давно привлекали химиков и биохимиков. Около 15 лет назад были предприняты первые попытки осуществить фиксацию азота в «мягких» условиях.
В 1964 г. в Советском Союзе М. Е. Вольпиным была обнаружена способность некоторых сильных восстановителей, металлоорганических соединений и гидридов некоторых переходных металлов в эфире образовывать производные молекулярного азота, разлагаемые водой до аммиака. В дальнейшем в Канаде и СССР были открыты комплексы, в которых азот (введенный в реакцию в виде гидразина) прочно связывался с рутением и другими металлами. В Институте элементоорганических соединений АН СССР удалось подобрать катализаторы, в присутствии которых молекулярный азот вступал в реакцию с некоторыми органическими соединениями.
Дальнейшие исследования связали воедино комплексо-образование (ступень «активирования» азота) и восстановление. В 1970—1975 гг. были разработаны каталитические системы, которые фиксировали азот в присутствии металлорганических соединений молибдена и ванадия. Выбор металлов был не случаен; он был подсказан изучением ферментативных систем микроорганизмов, которые активировались только молибденом или ванадием. В присутствии некоторых каталитических систем процесс идет при биологических условиях. Это лишь начальная фаза разработки важной проблемы, но она свидетельствует о возможности революционизировать один из основных химических промышленных процессов. Она также является примером перспективности методов практического использования данных биохимии для развития теоретических и прикладных химических знаний.
|