Молодые учёные ИОХ РАН: Малышев Вадим

         O.A. Omelchuk, V.I. Malyshev, M.G. Medvedev, L.N.

         Lysenkova, N.M. Belov, L.G. Dezhenkova, N.E.

         Grammatikova, A.M. Scherbakov, A.E. Shchekotikhin,

         Stereochemistries and Biological Properties of Oligomycin A

         Diels–Alder Adducts, J. Org. Chem., 2021, 86, 7975-7986.

         DOI: 10.1021/acs.joc.1c00296

Я занимаюсь моделированием и изучением химических процессов методами квантовой химии. Компьютерное моделирование, при правильном использовании, позволяет «наблюдать» за процессами, происходящими в колбе на атомарном уровне. Есть здесь свои ограничения, связанные с тем, что «наблюдаем» мы через построение и проверку гипотез. Но компьютерное моделирование, в большинстве случаев и определённых рамках, имеет небольшое время отклика и высокую «мобильность» – оно позволяет довольно быстро проверить внезапно возникшую идею даже если ты при этом далеко от лаборатории. Эта особенность расчётной химии меня привлекает больше всего, так как мне нравится разбираться с задачами, для которых нет готового решения. С детства любил головоломки, и возможность сделать решение головоломок своей профессией – большая удача. В квантовой химии актуальных задач без решения множество. Например, последние несколько лет я активно стараюсь расширить границы применимости квантовой химии и расчётных методов в целом. В работе, опубликованной в 2021 году, мы показали, что квантовая химия может успешно применяться даже в тех случаях, когда конформационная подвижность изучаемых молекул не позволяет перебрать и сравнить все возможные варианты протекания реакции.

Целью этой работы было установить продукты реакции Дильса-Альдера с молекулой, содержащей огромный подвижный макроцикл. В чём здесь сложность? Из подобных соединений зачастую невозможно вырастить кристалл для определения структуры с помощью метода РСА. В таких случаях часто прибегают к помощи двумерной спектроскопии ЯМР, однако, как мы показали в нашей статье, даже целого набора H…H расстояний и торсионных углов недостаточно, чтобы однозначно установить конфигурации атомов в подобных макроциклических молекулах. Поэтому для установления структур продуктов мы воспользовались квантовохимическими расчётами. Но размер молекулы и ее конформационная подвижность накладывают ограничения и на расчётные методы: мы физически не в состоянии рассмотреть все возможные варианты за хоть сколько-нибудь разумное время, что может привести к серьёзным ошибкам в наших предсказаниях. Поскольку одной спектроскопией ЯМР или одними расчётами решить задачу было крайне сложно, мы объединили эти два метода: провели квантовохимические расчёты с опорой на данные из спектроскопии ЯМР. Этой работой мы: (1) показали, что одной спектроскопии ЯМР, даже двумерной, недостаточно, чтобы установить структуру большой и подвижной молекулы; (2) предложили способ решения подобных задач с применением квантовой химии.

Разумеется. Идея, пришедшая в голову одному, может очень не сразу посетить другого. А иногда тебе достаточно просто рассказать о своей работе и ответить на возникающие у слушателя вопросы, чтобы тебя самого посетила новая мысль. У нас очень дружный коллектив и регулярно проводятся семинары, так что я не берусь перечислить всех, кто в итоге внёс свой вклад. Разве что стоит отдельно отметить руководителя нашей группы Медведева Михаила Геннадьевича — человека, который всех нас собрал, научил, организовал и продолжает помогать с возникающими в работе трудностями.

Статья, о которой я написал выше, посвящена лишь одному из проектов, которыми я занимался на протяжении последних лет. В этом году мы планируем опубликовать ещё несколько статей, где рутинное квантовохимическое моделирование не принесло результатов. Например, мы изучали тяжёлые супрамолекулярные равновесные системы, где один из участников равновесия находился в твёрдой фазе. Или реакцию с неожиданным переходным состоянием в сложной системе с множественными водородными связями, что потребовало от нас подтвердить выводы, сделанные на основе квантовохимического моделирования, довольно нетривиальным изучением кинетики процесса. Подобные проблемы постоянно возникают в нашей исследовательской практике, так что я, особенно в последнее время, стараюсь не только работать над своими проектами, но и активно помогать менее опытным членам нашего коллектива.

С детства было понятно, что разбираться в логике происходящего гораздо интереснее, чем зубрить факты. Сейчас я бы не стал отделять гуманитарные науки от естественных и технических по критерию зубрить факты/разбираться в логике, однако для ребёнка такое деление было вполне естественным, поэтому я всегда смотрел в сторону последних. Начал я свой научный путь именно с химии благодаря занятиям с моей тётей, Пилюгиной Ириной Васильевной, которая преподавала химию в школе. Но сейчас я занимаюсь квантовой химией — областью на стыке химии, физики и математики.

Я учился в ВХК РАН. Когда я понял, что хочу заниматься расчётами, обратился к Игорю Валентиновичу Свитанько, который в ВХК преподавал у нас информатику. Он направил меня к моему нынешнему руководителю.

Как и при выполнении задач в любой другой профессии, большая часть научного исследования заключается в выполнении рутинных операций в конкретные сроки. Учёному необходимо уметь организовывать себя и/или коллег. Поэтому методичность, терпение и лидерские качества приветствуются. В науке очень часто возникают задачи, разрабатывать решение для которых приходится по ходу исследования, сюда же можно отнести попытки объяснить новые явления. Поэтому учёный должен любить и уметь создавать новое, смотреть на факты под неожиданными углами. Более того, к столкновению с новым и неожиданным учёный должен стремиться, даже если предполагается обычное рутинное исследование! Это значит, что любопытство учёному необходимо не меньше, чем налоговому инспектору. Последний набор качеств: уверенность в себе, настойчивость и харизма необходим, чтобы об открытии учёного узнали другие. Открытие мало совершить, о нём нужно рассказать. Кроме того, всегда найдутся противники ваших выводов, особенно в случае резонансных открытий. Поэтому учёный должен уметь твёрдо отстаивать свою позицию. Однако слушать и анализировать аргументы оппонентов также необходимо.

Выяснить свои сильные и слабые стороны. Сильные развивать и делать на них упор, над слабыми работать и/или их компенсировать.