Создание теории строения органических веществ

Создание теории строения органических веществ

Синтез мовеина был случайным. Перкин на самом деле собирался получить бесцветное ве­щество хинин — лекарство против малярии, а получил краску. Теперь мы знаем, что хинин он таким образом и не мог получить, но в те вре­мена этого знать было нельзя. Химики не имели тогда еще и представления о строении молекул органических веществ.

Середина XIX в. — очень интересный период в развитии химии. Ученые достигли высокой тех­ники лабораторных работ. Открытия новых веществ сыпались как из рога изобилия. И все же для развития органического синтеза не хватало тео­рии. Было сделано много опытов, стали извест­ны уже многие органические вещества и их пре­вращения, но не было теории, которая могла бы объяснить все эти превращения, могла бы пред­сказывать новые еще неизвестные вещества, могла бы направлять работу по синтезу. По образному выражению Вёлера, органическая химия в этот период представлялась ему дрему­чим лесом, изобилующим чудесными вещами, огромную чащу без выхода, без конца. Лишь пользуясь теорией, можно было найти дорогу в этом лесу.

Такая теория возникла во второй половине XIX в. В 1861 г. казанский профессор органической химии Александр Михайлович Бутлеров впервые высказал и позже доказал опытным путем основной принцип теории химического строения: свойства веществ зависят не только от их состава, но и от химического строения, т. е. от последователь­ности и характера связей атомов в молекуле. Изучая химические свойства веществ, можно на основании реакций установить химическое строе­ние их молекул. Сейчас все это выглядит очень просто. Однако в то время эта теория была ре­волюционной, так как позволяла не только изучать превращения веществ, но через пре­вращения познать их внутреннюю структуру и предсказать новые, еще не изученные свойства.

В создании теории химического строения выдающуюся роль сыграли еще два химика — немецкий химик Август Кекуле и молодой анг­личанин Арчибальд Купер. Кекуле в 1858 г. открыл четырехвалентность углерода и способ­ность этого элемента образовывать цепи атомов. Купер разработал способ изображения строения молекул органических веществ при помощи структурных формул (1858).

Новая теория стала быстро развиваться. Эрленмейер (1864) открыл двойные связи меж­ду атомами углерода, Вант-Гофф и Ле Бель (1874) ввели представление о пространствен­ном расположении атомов. В. В. Марковников (1869) разработал учение о взаимном влиянии атомов в молекуле. В первой половине XX в. теория химического строения обогатилась уче­нием о валентных электронах и об электронной природе связей между атомами. Теория строе­ния органических веществ стала электронной теорией. Новая квантовая физика внесла в нее методы математического расчета строения моле­кул. Вот уже более ста лет теория химического строения является путеводной звездой для ис­следований в области органической химии; она дала столь могущественный и длительный тол­чок исследованиям, какой лишь редко исходил из какой-либо другой естественнонаучной теории.

Итак, теория была найдена. С этого времени начался быстрый, все возрастающий рост орга­нического синтеза. Химики почувствовали в своих руках изумительное по своей остроте и надежности средство предвидения. Всякое ве­щество получало формулу строения. Формула предсказывала существование неизвестного ве­щества, и это вещество удавалось синтезиро­вать. Формула предсказывала химические свой­ства вещества, его химические реакции, и эти реакции удавалось осуществить в лаборатории. Синтезировались тысячи, десятки и сотни тысяч новых веществ, и все они укладывались в систе­му теории. Это был триумф теории химического строения. Конечно, находились вещества или их химические реакции, которые не укладыва­лись в уже известные рамки теории. Что ж, эти факты только служили ее дальнейшему разви­тию. Теория обогащалась, развивалась, совер­шенствовалась...

А поток новых веществ все увеличивался... Новые красители, лекарственные препараты, душистые вещества, растворители, дубильные вещества и многие другие... Во все области производства проникали все новые органиче­ские вещества. Из рук ученых они попадали в руки инженеров-химиков. Вещество, которое с радостным волнением первооткрывателя еще недавно держал в пробирке ученый, становилось предметом промышленного производства; грам­мы сменялись килограммами, тоннами, сотнями, тысячами тонн.