ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Возникновение синтетического направления в органической химии и развитие его на основе теории химического строения из "История органического синтеза в России" Развитие органической химии до появления теории химического строения можно охарактеризовать как период стаповлспия этой науки. Частая смена теоретических представлений — одна из бросающихся в глаза черт этой эпохи развития органической химии. [c.15] Первые теоретические обобщения органической химии были связаны с электрохимическим дуализмом. Автором и главным поборником этого-дуализма был Берцелиус. И хотя его теория о межатомных силах в молекуле как электростатическом напряжении предназначалась в основном для неорганических соединений, она сыграла определенную роль и в органической химии. С электрохимическим дуализмом была генетически связана теория радикалов органической химии. В этой теории радикал (как группа атомов, неизменно переходящая из одного вещества в другое) играл роль сложных атомов, и органическую химию стали рассматривать, как химию сложных радикалов. Исследование соединений циана (Гей-Люссак, 1815), производных радикала бензоила (Либих и Велер, 1832) II] и ряд других исследований убедили химиков в плодотворности основ теории радикалов. Положительную роль сыграла работа Р. И. Германа [2]. Герман рассматривал органические соединения, как сочетания углеводородов с углекислым газом, водой, аммиаком и т. д. Вертело дал этой работе высокую оценку [3], написав, что Р. И. Германа следует считать, предшественником Либиха — главного творца теории радикалов. [c.15] Установление новых радикалов (метил, этил, ацетил и др.) по своему значению в ту эпоху приравнивалось к открытию элементов в неорганической химии. К этому времени относится и разработка методов органического анализа путем сожжения вещества и улавливания продуктов горения открытие изомерии и др. Однако, несмотря на успехи органической химии, убеждения в исключительности природы органических соединений, в невозможности искусственного получения органических веществ в лаборатории по-прежнему оставались господствующими. Берцелиус в своем учебнике, на котором воспитывались поколения химиков, писал,, что искусство не может соединять элементы неорганического мира по типу живой природы, в живой природе элементы повинуются иным законам что. органическая химия представляет собой химию растительных и животных веществ, образующихся под влиянием жизненной силы [4] и т. п.. Однако постепенное накопление фактов подрывало позиции виталистов.. [c.15] Для решения вопроса о современной оценке синтеза Велера автор привлек химический эксперимент, который дал возможность более четко выявить природу самой мочевины. В опытах хроматометрического окисления с целью определения теплотворной способности органических веществ (метод, предложенный и разработанный в 1942—1950 гг. [181) было показано, что мочевина является веществом, которое по совокупности свойств стоит значительно ближе к минеральной природе. Оказалось, что мочевина не окисляется хромовой смесью и не обугливается. Углерод в ней имеет такую же степень окисленности как и в углекислом газе и карбонатах в водном растворе мочевина и цианат аммония самопроизвольно изомеризируются друг в друга, образуя равновесную систему процесс образования мочевины из аммиака и двуокиси углерода экзотермичен, вопреки утверждениям многих биохимиков [20] энергия белков в организме при их распаде до мочевипы используется полней, чем это происходит при распаде белков до аммиака и т. д. Поэтому синтез Велера ныне должен быть отнесен не к органическим синтезам в современном понимании, а к процессам термической изомеризации сравнительно несложной природы веществ, ближе стоящих к неорганическим соединениям. [c.18] Подлинное влияние синтеза Велера на теоретические взгляды химиков началось с середины XIX в. (а не в 20-е годы XIX столетия), когда синтетическое направление постепенно стало господствующим в органической химии. Хотя превращение цианата в карбамид не было синтезом, но понятое как синтез оно приобрело огромное значение в борьбе материализма против идеализма в органической химии. Со временем синтез Велера занял в аргументации материалистов настолько большое место, что оценка этого наблюдения Велера затмила его бесспорно более крупные научные открытия и достижения. Чтобы не быть понятым превратно, подчеркну, что я придерживаюсь той точки зрения, что Велор был и остался одним из крупнейших химиков прошлого, но с точки зрения современной химии основные заслуги Велера — это открытие алюминия, разработка химии бора, кремния и титана, обстоятельное исследование (совместно с Либихом) производных бензоила, участие в открытии изомерии, получение ща-пелевой кислоты из циана и т. д. Наблюдение изомеризации цианата аммония в мочевину — это одно из его открытий и но самое важное. [c.19] Основы электрохимического дуализма и теории радикалов были подорваны работами по хлорированию органических кислот. Хлорированием уксусной кислоты занимался еш е Т. Е. Ловиц (1793), но его опыты не привели к достаточно определенным результатам. Дюма (1830) изучил хлорирование жирных кислот, особенно подробно уксусной кислоты, и показал, что в ней водородные атомы радикала легко заменяются на атомы хлора и при этом химический характер полученных веш еств принципиально не отличается от характера исходной кислоты (хлороуксусные кислоты — те же кислоты, только более сильные). Металепсия , т. е. замеш оние водородов органических веш еств на хлор противоречила дуализму [30], поскольку в результате этой реакции электроположительный водород замеш ался электроотрицательным хлором. Несмотря на резкие нападки на Дюма со стороны Берцелиуса и его учеников, отрицание правильности данных его опытов, большинство химиков постепенно вынуждено было отказаться от тормозивших развитие науки взглядов Берцелиуса и от теории радикалов. [c.20] Многие химики-эмпирики, считан атом и атомный все, недостаточно обоснованными категориями, пользовались эквивалентами С = 6, 0 = 8, 8 = 16 и т. п.), что вносило дополнительную путаницу. Проанализировав многие вещества, Жерар обнаружил, что кислород в них входит в количество двух эквивалентов, и предложил атомным весом кислорода считать 16. Аналогичные предложения были сделаны и для других элементов, что иногда помогало, а иногда вредило, поскольку пе все припимап-ншеся ранее атомные веса были ошибочными. [c.21] Таким образом, была стихийно подмечена одна из диалектических особенностей зависимости свойств веществ от состава — переход количественных изменений веществ в качественные в гомологических рядах органических соединений. Вот почему основоположники марксизма так высоко оценили вклад в химию творцов теории типов и унитарной системы органических соединений. Ф. Энгельс говорил, что диалектический закон перехода количества в качество празднует свои величайшие триумфы в области химии. Химию можно назвать наукой о качественных изменениях тел, происходящих под влиянием изменения количественного состава [35], и широко пользовался в Диалектике природы и Анти-Дюринге материалом органической химии для разъяснения диалектического характера законов природы. О переходе количества в качество в гомологических рядах и заслугах основателей унитарной системы К. Маркс в Капитале говорил следующее Молекулярная теория, нашедшая себе применение в современной химии и впервые научно разработанная Лораном и Жераром, основывается именно на этом законе [36]. [c.22] Теория типов и унитарная система органической химии к концу 40-х и началу 50-х годов XIX в. завоевала признание большинства видных ученых. Этому способствовали крупные сочинения Жерара [21,32] и Лорана [37], глубина которых была понята химиками не сразу. В России сторонниками унитарной системы были Н. Н. Зинин, Л. Н. Шишков, А. И. Ход-нев, Н. Э. Лясковский, Н. Н. Соколов, А. Н. Энгельгардт, Д. И. Менделеев, некоторое время А. М. Бутлеров и др. Не все названные ученые к теории типов и унитарной системе относились одинаково. В то время как некоторые из них принимали взгляды Лорана и Жерара без существенных изменений, другие относились к ним весьма критично или развивали их в оригинальном новом направлении. [c.22] О недостатках теории радикалов и достоинствах зарождавшихся новых взглядов французских химиков (в частности Дюма, который подорвал дуализм Берцелиуса и начал впервые высказывать идеи унитарного характера) говорил еще А. А. Воскресенский в своей замечательной речи 1840 г. Об успехах химии в новейшее время Эта теория еще не принята всеми химиками еще и теперь она составляет предмет самого жаркого спора между Дюма и Берцелиусом впрочем, нетрудно сказать наперед, на которой стороне останется победа. Судя по ходу дела, можно полагать наверное, что Берцелиус должен будет уступить пред неопровержимым свидетельством фактов, которые все говорят в пользу мнения Дюма [38]. Прогноз А. А. Воскресенского оправдался. [c.22] В доструктурный период развития органической химии в России наиболее ярким пропагандистом унитарной теории [42] и ее критиком был несомненно Н. Н. Соколов [43]. Разделяя взгляды Жерара в принципиальных основах, Соколов видел их недостатки и развивал теорию по линии разработки учения о различном характере водородных атомов в молекуле органического вещества [44]. Все это дало возможность Н. Н Соколову вскрыть природу оксикислот и сделать ряд оправдавшихся прогнозов новых веществ. [c.24] К доструктурному периоду органической химии следует отнести такнсе некоторые теоретические представления Д. И. Менделеева в области органической химии, которые были опубликованы почти одновременно с докладом А. М. Бутлерова О химическом строении веществ в 1861 г. [c.24] Внутренняя логика развития органической химии привела теорию типов и унитарную систему в конце 50-х годов XIX в. к кризису, из которого ее вывела теория химического строения веществ. [c.24] Но все же кризис теоретической мысли в органической химии продолжался и углублялся. Теория сильно отставала от эксперимента. Успехи органического синтеза стремительно увеличивали число и разнообразие вновь получаемых соединений, целых классов веществ. Показателем этих успехов может служить эволюция известного руководства Гмелина по химии. Во второй части этой книги приводились сведения всего о 80 сравнительно подробно изученных органических соединениях. Через пять лет Гмелин уже обращался к химикам-органикам с призывом приостановить ( ) свою завоевательную деятельность, иначе, мол, он никогда не сможет закончить составление своего многотомного труда. Так оно и вышло. Гме-лип умер в 1853 г., успев издать всего пять томов четвертого издания своего Handbu h der hemie работу продолжали другие. [c.26] Из важнейших открытий экспериментальной органической химии до-бутлеровского периода можно отметить следующие получение хинона А. А. Воскресенским (1839), анилина и других ароматических аминов из нитросоединений Н. Н. Зининым (с 1842 г.), уксусной кислоты Кольбе (1845), синтетических жиров Вертело (1854), таурина Штреккером (1854), полинитросоединений мотана Л. Н. Шишковым (1857), первых анилиновых красителей — мовеина Перкиным и фуксина Я. Натансоном (1856) и др. Все эти и многие другие исследования проводились без общей руководящей идеи, наугад или же по аналогии. И все же была подготовлена благоприятная почва для убеждения всех химиков в могуществе органического синтеза и для перехода к прогрессивным материалистическим взглядам на пути развития органической химии. Особенно способствовали этому переходу опыты французского химика Вертело и теоретические и экспериментальные работы А. ]И. Бутлерова. [c.26] Вернуться к основной статье