Пауль Каррер (; 21 апреля 1889, Москва, Российская империя — 18 июня 1971, Цюрих, Швейцария) — швейцарский , и , наиболее известный по работам, связанными с открытием витаминов. Лауреат Нобелевской премии совместно с У. Н. Хоуорсом (1937 год).
Биография Пауль Каррер родился 21 апреля 1889 года в Москве в семье швейцарского дантиста. Его отец — Пауль Каррер, в честь которого он был назван, и мать, Джулия Лерх, были родом из Тойфенталя и Оберентфельдена в кантоне Аргау. В 1892 году в возрасте трёх лет Пауля Каррера перевезли в Швейцарию, где семья прожила до 1895 года в городе Эрленбах возле Цюриха.
Остаток детства и отрочество Каррер провел в маленькой деревне близ Аргау, откуда он поступил в начальную школу в Мёрикене, затем в среднюю школу в Ленцбурге и гимназию в Аргау, обучение в последней было построено на принципе «Изучай, думай, а потом говори». Этой аксиомы П. Каррер придерживался всю оставшуюся жизнь. В 1908 году П.Каррер начал изучать химию в университете в Цюрихе, профессором в которой был Альфред Вернер (A.Werner), основатель координационной теории.
Всего за 6 семестров Каррер получил кандидатскую степень изучая с А.Вернером химию комплексов кобальта. К 1911 году Каррер окончил Цюрихский университет и к тому времени уже успел проявить себя как успешный учёный, в этом же году А.Вернер предложил ему должность ассистента. Годом позже первая публикация П.Каррера, посвященная органическим соединениям мышьяка, была замечена П. Эрлихом, после чего Каррер был приглашён в качестве ассистента в George Speyer House во Франкфурте-на-Майне, членом которого он позже и стал.
Во время Первой мировой войны Каррер недолго служил в Швейцарской армии. В 1915 году П. Эрлих заболел и умер, П. Каррер был избран главой химических исследований George Speyer House и начал работы с растительными продуктами. В 1918 году он принял предложение быть адъюнкт-профессором в университете в Цюрихе. После смерти Вернера в 1919 году Каррер был избран в качестве его последователя, как полноправный профессор и директор химического Института. Всю свою жизнь Каррер бережно чтил память двух своих учителей — Вернера и Эрлиха.
С 1950 по 1952 Каррер был ректором Цюрихского Университета. В 1959, в возрасте 70 лет, он передал полномочия управления институтом Г. Шмидту. Пауль Каррер умер 18 июня 1971 после длительной болезни на восемьдесят третьем году жизниIsler O. Paul Karrer (21 April 1889- 18 June 1971) // Biographical memoirs of fellows of the royal society, 1978, v. 24, p. 245—321 .
Научные исследования
Период исследования соединений мышьяка В 1908 году Пауль Каррер начал собственные самостоятельные исследования соединений мышьяка, будучи ассистентом А. Вернера в Цюрихе. Он получил мышьяковые азосоединения и красители на основе феназина из неизвестных до него нитрозоарил-мышьяковых кислот (1), синтез которых он запатентовал. После приглашения П.Эрлиха, он продолжил научную деятельность во Франкфурте, подчиняя её следующему принципу:
Работая с П.Эрлихом, создателем противосифилитического «препарата 606», Каррер исследовал химию растворов сальварсана. Несмотря на то, что к тому времени сальварсан уже несколько лет успешно применялся в клинической практике, его строение все ещё представляло загадку. Так Каррер исследовал комплексы сальварсана с солями золота и серебра с целью установления строения препаратаKarrer P. Die Konstitution der Arseno‐metallverbindungen // Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series), 1919, v. 52, № 11, p. 2319—2324 . Кроме того, в ходе исследований выяснилось, что медный комплекс сальварсана показывает хорошую экспериментальную и клиническую активность на бактерии спириллы и паразитические одноклеточные семейства трипаносомовых, серебряный сальварсан (3, формула была предложена Каррером) позже был введен в медицинскую практику И. Г. Фарбеном. Это увлечение Каррера органическими производными мышьяка продлилось около восьми лет завершившись в 1916 году и принесло ему 15 публикаций и 8 патентовEhrlich P., Karrer P. Über Arseno‐stibino‐und Arseno‐bismuto‐Verbindungen // Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 1913, v. 46, № 3, p. 3564-3569 .
Период исследования углеводов Во Франкфурте в 1916 году Каррер начал работать над новой темой — исследованием углеводов. Разработки в данной области продолжались вплоть до 1955 года.
Гликозиды
Согласно исследованиям Каррера наиболее предпочтительным методом гликозидирования является реакция спиртов с ацетобромглюкозой в присутствии Ag2CO3 с образованием ацетилированных алкилгликозидов и последующим щелочным гидролизом ацетильных групп. При использовании фенолов вместо спиртов получают ацетилированные арилгликозиды. Каррер показал интересную особенность реакции серебряных солей о-гидрокси-, о-аминокарбоновых кислот, а также α-гидроксикарбоновых кислот с ацетобромглюкозой: кроме ожидаемых ацетилированных эфиров сахаров образуются также ацетилированные кислоты. В некоторых случаях наблюдается также образование дизамещенных продуктовKarrer P., Nägeli C., Weidmann H. Synthetische Glucoside (III) und ein Beitrag zur Konstitution innerer Komplexsalze // Helvetica Chimica Acta, 1919, v. 2, № 1, p. 242—265 .
К этому моменту П.Каррер уже был избран полноправным профессором и директором химического Института в Цюрихе. Он кардинально изменил природу исследований, проводимых в институте, заменил исследования по неорганическим темам на исследования природных продуктов: запустил работы по синтезу природных гликозидов.
Каррером был предложен изящный метод разделения рацематов, основанный на его работах по изучению взаимодействия серебряной соли D/L-миндальной кислоты и других подобных рацематов с ацетобромглюкозой. Им было показано, что в результате реакции реагирует лишь один из энантиомеровKarrer P., Nägeli C., Smirnoff A. P. Smirnoff A. P. Glucoside X. Ueber den Umsatz von d, l‐Acetobrom‐glucose mit dem Silbersalz der d, l‐Mandelsäure // Helvetica Chimica Acta, 1922, v. 5, № 1, p. 141—146 .
В 1924 году Каррером был получен гликозилпиридин путем кислотного гидролиза ацетилированного соединения, полученного реакцией пиридина с ацетобромглюкозой. Таким образом, были получены соединения, к классу которых принадлежат такие активные переносчики протона как НАД+ и НАДФ+Karrer P., Widmer A., Staub J. Weitere Mitteilung über den Umsatz von Acetohalogenzuckern mit tertiären Basen // Helvetica Chimica Acta, 1924, v.7, № 1, p. 519—527 .
Моно- и дисахариды Исследования моно- и дисахаридов начались в 1920 году. Уже в 1921 году был разработан метод синтеза ангидридов сахаров, в частности, такого важного как левоглюкозан. Щелочной гидролиз ацетилированного бромида тетрааммонийсахарида приводит к образованию желаемого ангидридаKarrer P. et al. Eine neue Methode zur Gewinnung von Anhydrozuckern // Helvetica Chimica Acta, 1921, v. 4, № 1, p. 817—820 . Впервые было обнаружено, что такие дисахариды как мальтоза, лактоза и целлобиоза могут быть восстановлены водородом под давлением на никелевом катализаторе до мальтитола, лактитола, целлобитолаKarrer P., Büchi J. Reduktionsprodukte von disacchariden: maltit, lactit, cellobit // Helvetica Chimica Acta, 1937, v.20, № 1, p. 86-90 .
Схема, представленная ниже наглядно иллюстрирует микрометод, описанный Каррером в последней его работе по сахарам, для определения кольцевой структуры нуклеозидов. Структуру, образующегося в результате такого расщепления спирта, например, глицерина производят методом бумажной хроматографииViscontini M., Hoch D., Karrer P. Mikromethode zur Bestimmung der Ringstruktur des Zuckerrestes bei Nucleosiden // Helvetica Chimica Acta, 1955, v. 38, № 3, p. 642—645 .
Полисахариды Работу по исследованию полисахаридов Каррер начал в 1920 году, результатом её стали 46 публикаций позже объединённые в монографию. Начало было положено после признания Карерром предположений о макромолекулярном строении полисахаридов, выдвинутых Г. Штаудингером. Впервые успешно была проведена реакция гидролиза хитина, которая привела к получению N-ацетилглюкозоамина, чем и было доказано, что ацетильная группа присоединена к атому азота. Эти же исследования показали принадлежность глюкозамина к серии D-аминокислот, что было установлено путем измерения угла вращенияKarrer P., Hofmann A. Polysaccharide XXXIX. Über den enzymatischen Abbau von Chitin und Chitosan I // Helvetica Chimica Acta, 1929, v. 12, №. 1, p. 616—637 .
Вторая мировая война не стала преградой для научной деятельности П.Каррера, именно в это время им были получены смешанные эфиры полисерных кислот и карбоксиметилцеллюлозы.
Период исследования аминокислот и белков 1916—1955 годы были ознаменованы открытиями в области аминокислот и белков.
Аминокислоты
Исследованию аминокислот и белков положило начало наблюдение Каррером вальденовского обращения в α-аминокислотах. Он обратил внимание, что L-глутаминовая кислота под действием хлорида нитрозила превращается в D-хлорглутаровую кислоту, которая в присутствии оксида серебра (II) находится в равновесии с L-гидроксиглутаровой кислотойKarrer P., Schlosser A. Untersuchungen über die Konfiguration der Aminosäuren I // Helvetica Chimica Acta, 1923, v. 6, № 1, p. 411—418 . Дальнейшие исследования Каррера в этой области были направлены на выяснение конфигураций остальных аминокислот, выделенных из альбумина. По результатам своих работ он сделал вывод, что все незаменимые аминокислоты человека принадлежат L-ряду. В период 1948—1949 годов П.Каррер вернул свое внимание к аминокислотам. Было проведено систематическое восстановление всех эфиров аминокислот с помощью Li[AlH]Karrer P., Portmann P. Reduktion von L‐Tryptophan‐methylester mit LiAlH4 // Helvetica Chimica Acta, 1949, v. 32, № 3, p. 1034—1035 . Так лейцин давал лейцинол.
Белки В 1924—1925 годах были проведены работы по выделению двух белков-токсинов. Рицин был выделен из семян клещевины. Вторым выделенным белком был кротин.
В сферу интересов П.Каррер попадало слишком много разделов органической химии, чтобы сказать, что в какой-то период своей жизни он занимался чем-то одним. Каррер был великолепным учёным и наставником, обладал никогда не подводящим его научным чутьем, но в первую очередь он был превосходным химиком-синтетиком, уделял много внимания спектроскопическим характеристикам веществ и методам выделения, некоторые из них он усовершенствовал и внедрил в широкую практику: селективная адсорбция по Р. Вильштеттеру, ультрацентрифугирование по Т. Сведбергу, хроматографический анализ по М. Цвету. В 1926—1927 годах П.Каррер активно изучал лецитины и танины. Полученные им танины были разделены на различные фракции селективной адсорбцией на гидроксиде алюминия, повторенной 60 раз; они отличались друг от друга вращением и содержанием галловой кислоты. Каррер был первым, кто получил кристаллический танинKarrer P., Salomon H. R. Krystallisierte synthetische Gerbstoffe I // Helvetica Chimica Acta, 1922, v. 5, № 1, p. 108—123 .
Период исследования ароматических структур
Может быть, благодаря своему сотрудничеству с П.Эрлихом, Каррер очень часто преследовал в своих работах фармацевтические цели. В 1920 он выделил некоторые дигидроакридины, обладающими сильными антисептическими свойствами. В последующие годы синтезировав составляющие вещества щитовника мужского, он смог объяснить причины его лекарственного действия. Обнаружил, что флороглюцин в реакции с изокапронитрилом образует флороизокапрофенон, у которого при испытаниях на ленточных червях была обнаружена антигельмитная активность сравнимая с активностью филиксовой кислотыKarrer P. Über Oxycarbonylverbindungen II. Synthetische Versuche in der Filixgruppe // Helvetica Chimica Acta, 1919, v. 2, № 1, p. 466—481 .
Определение структуры сквалена