Эти положения, высказанные А.М. Бутлеровым, составляют основу всей современной органической химии; в них с предельной ясностью ученый указывает не только на значение теории химического строения, но и на пути ее развития.

В отличие от А.Кекуле, А.Купера и А.Кольбе, претендовавших на приоритет в создании теории строения органических соединений, А.М.Бутлеров считал, что структурные формулы химических соединений могут и должны отражать реальное строение молекул, а не условные, надуманные представления об этих молекулах. А.М.Бутлеров резко критиковал этих ученых за отрицание ими реального значения структурных формул органических соединений. При этом он подчеркивал, что каждая молекула имеет только одно вполне определенное строение и не может совмещать в себе несколько структур. Наряду с этим А.М.Бутлеров указывал, что однозначность строения химической частицы нельзя смешивать со способами, которыми можно выразить это строение на бумаге.

По мнению А.М.Бутлерова, дело не в форме, а в сущности, в понятии, в идее, что формулами, обозначающими изометрию, логически необходимо выражать настоящие частицы, т.е. некоторые химические отношения, в ней существующие. Отсюда легко прийти к убеждению, что всякий способ писания может быть хорош, лишь бы только он выражал эти отношения. Естественно даже употреблять разные способы, предпочитая тот, который является более выразительным для данного случая. В качестве примера А.М.Бутлеров приводит этан C2H6 , который может быть изображен так:

Теоретические взгляды А.М.Бутлерова, изложенные в 1891 г. в своем докладе, создали твердую и уверенную базу для предсказаний и оценки химической изометрии. Правильность этих взглядов была в дальнейшем подтверждена многочисленными специальными исследованиями. Например, можно было предвидеть существование четырех бутиловых спиртов:

А.М.Бутлеров дал названия этим спиртам:

А) Нормальный

Б) Вторичный

В) Первичный

Г) Третичный

Первым из этой серии стал известный спирт, открытый в 1852 г. Ш.Вюрцем в сивушном масле и принадлежащий (это было установлено Р.Эрленмейером и В.В.Марковниковым) к первичному изобутиловому спирту (В). Нормальный бутиловый спирт (А) впервые был получен в 1871 г. восстановлением нормальной масляной кислоты. Обработкой эритрита иодистым водородом был получен иодистый бутил; спирт же из иодистого бутила давал при окислении кетон (этилметилкетон), что указывает на принадлежность этого спирта к вторичным, т.е. к бутиловому спирту. Третичный спирт (триметилкарбинол) синтезировал А.М.Бутлеров взаимодействием цинкметила с хлорангидридом уксусной кислоты. В соответствии с правилами изометрии, высказанными в теоретических положениях А.М.Бутлерова, стало возможным существование четырех валериановых кислот формулы C4H9 COOH:

CH3-CH2-CH2-CH2-COOH -нормальная валерьяновая кислота

-изопропилуксусная (изовалентная) кислота

-метилэтилуксусная кислота

-триметилуксусная кислота

Действительно, эти предсказания также блестящи были подтверждены экспериментами Р. Эрленмейера, который в 1871г. установил строение первых трех известных в то время кислот; четвертая кислота в 1872г. была впервые получена А. М. Бутлеровым синтетически из первичного иодистого бутила. Теорию химического строения А.М. Бутлерова нельзя сводить только к представлению о пространственном расположении атомов и распределении связей в молекуле. А.М. Бутлеров неоднократно отмечал, что при изучении строения и свойств химических соединений необходимо учитывать наличие взаимного влияния между отдельными, непосредственно не связанными друг с другом атомами и атомными группами в молекуле. Он по этому поводу писал: «…мы имеем право сказать, что, например, с CH3Cl три атома водорода и атом хлора, будучи соединены с углеродом, не соединены непосредственно между собой; в CH2O так же водород и кислород соединены с углеродом и не соединены между собой:

Из этого, однако, не следует, чтобы атомы и вовсе не обнаруживали друг на друга никакого влияния; только это влияние будет влиянием другой категории, -его можно назвать взаимным влиянием атомов, непосредственно между собой не соединенных». Приводя примеры взаимного влияния атомов в молекуле (в частности, хлор в хлорангидридах кислот под влиянием кислорода обладает большей подвижностью, чем в хлористых алкилах), А.М.Бутлеров указывал, что при большей разработке такие обобщения, без сомнения, приобретут более твердые основания, более определенный вид и заслужат названия законов.

Закономерность о взаимном влиянии атомов в составе молекул сложного вещества, установленная А.М.Бутлеровым, получила дальнейшее развитие и экспериментальное подтверждение в работах его ученика В.В.Марковникова, защитившего в 1869 г. докторскую диссертацию на тему «Материалы по вопросу о взаимном влиянии атомов в химических соединениях».

Таким образом, основными и фундаментальными положениями теории химического строения, созданной А.М. Бутлеровым, является последовательное, научное обоснование и признание глубокой зависимости химических свойств вещества от химического строения его молекул. Эта теория указывает, что химические свойства веществ позволяют познать строение молекул и, наоборот, на основании химического строения можно предсказать химические свойства веществ.

Характеризуя теорию строения А.М.Бутлерова, Д.И.Менделеев писал: «Он впервые путем изучения химических превращений стремится проникнуть в самую глубь связей, скрепляющих разнообразные элементы в одно целое, признает за каждым из них врожденную способность вступать в известное число соединений и различные свойства приписывает различному способу связи. Никто не приводит этих мыслей так последовательно, как он, хотя они и проглядывали ранее».

Как учебник «Основы химии» Д.И.Менделеева стал необходимым пособием для химиков, так и книга «Введение к полному изучению органической химии» А.М.Бутлерова, в которой изложены новые взгляды на строение органических соединений, стала руководящей работой по органической химии. В Западной Европе эта книга произвела огромное впечатление и ее влияние надолго предопределило дальнейшее развитие химии углеродистых соединений.

«А.М.Бутлеров,- писал Д.И.Менделеев в 1864 г.,- один из замечательнейших русских ученых. Он русский и по учебному образованию, и по оригинальности своих трудов. Ученик знаменитого нашего академика Зинина, он сделался химиком не в чужих краях, а в Казани, где и продолжает развивать самостоятельную химическую школу. Направление ученых трудов А.М. Бутлерова не составляет продолжения или развития идей его предшественников, но принадлежит ему самому. В химии существуют бутлеровская школа и бутлеровское направление».

Трудно что-нибудь прибавить к этой блестящей характеристике.

А.М. Бутлеров прекрасно понимал значение своих работ. Возвратившись из поездки за границу в 1861 г., он писал, что все «…воззрения, встреченные мною в Западной Европе, представляли для меня мало нового. Откинув неуместную здесь ложную скромность, я должен заметить, что воззрения и выводы в последние годы более или менее уже усвоились в казанской лаборатории, не рассчитывавшей на оригинальность: они сделались в ней общим ходячим достоянием и частью введены были в преподавание».

Интересно отметить, что еще в 1886 г. А.М. Бутлеров высказал смелую для того времени мысль о сложности строения атома и о возможности существования различных видоизменений химических элементов, обладающих различной атомной массой. По его мнению, неделимость атомов относительна, атомы неделимы только потому, что для их разделения в распоряжении химиков нет средств. Неделимость атомов сохраняется в тех химических процессах, которые известны теперь, но они могут быть разделены в новых процессах, которые будут открыты впоследствии. Однако достоверность этой идеи была установлена после открытия катодных лучей (1879) и радиоактивности (1898).

Из числа многочисленных экспериментальных работ А.М. Бутлерова по синтезу и изучению свойств и строения органических соединений следует особо упомянуть его работы по полимеризации и конденсации формальдегида. Изучая свойства и превращения иодистого метилена (CH2I2), А.М.Бутлеров в 1859 г. открыл полимер формальдегида, названный им триоксиметиленом. При взаимодействии его с аммиаком А.М. Бутлеров получает довольно сложное вещество-гексаметилентетрамин, которое до настоящего времени под названием уротропина находит широкое применение в медицине: 6CH2O+4NH3 – 6H2O+C6H12N4

Детальные исследования показали, что уротропин имеет следующее строение:

Дальнейшее изучение свойств формальдегида приводит А.М.Бутлерова в 1861 г. к его конденсации (под действием известкового раствора) в сахаристое вещество: n(CH2O)3 – 3(C6H12O6)n

Он назвал данное вещество метиленитаном. Эта работа открыла широкую перспективу для дальнейшего синтеза сахаров из формальдегида. А.М.Бутлеров писал, что получение метиленитана следует рассматривать как факт, имеющий большое значение.

«Как бы то ни было, получение мениленитана является фактом замечательным: это первый пример образования вещества, обладающего свойствами настоящего сахаристого тела, за счет наиболее простых органических соединений и могучего, если принять во внимание весь ряд превращений, исходной точкой для которых является этильный алкоголь, образоваться даже из элементов. Таким образом, это первый полный синтез сахаристого вещества».

Только советским ученым впервые удалось разработать схему механизма этой сложной реакции, имеющей большое научное и практическое значение.

А.М. Бутлеров, как и Д.И. Менделеев, был сторонникомэкономического преобразования России и ярым поборником распространения просвящения среди широких масс населения. Особенно плодотворна общественная деятельность его в Вольном экономическом обществе, где в течение многих лет он был председателем.

Как и многим передовым ученым XIXв., А.М.Бутлерову не раз приходилось иметь столкновения с чиновничье-бюрократическим режимом дореволюционной Росси. Он, как академик, выдвинул в действительные члены Российской Академии наук Д.И. Менделеева. после того как немецкая реакционная группировка (не без поддержки правительства) провалила эту кандидатуру, А.М. Бутлеров выступил в печати с обличительной статьей «Русская или только императорская Академия наук». Само название этой статьи говорит о ее содержании.

А.М. Бутлеров вошел в историю химической науки как создатель теории строения органических соединений, которая явилась новым этапом в развитии органической химии.

До А.М. Бутлерова органическая химия не имела теоретических осеов и не была наукой в полном смысле этого слова. Начало развития органической химии как настоящей науки о молекулах, их свойствах и превращениях связано с именем А.М.Бутлерова, в работах которого теория химического строения получила глубокое научное обоснование и ясную формулировку.

На основе этой теории стал возможным планомерный, направленный органический синтез; это послужило, в свою очередь, толчком к развитию промышленного органического синтеза. Теория химического строения, правильно отражая объективную действительность, открывает неисчерпаемые возможности дальнейшего развития органической химии, что нашло свое выражение в создании стереохимии, учения об обратимой изомеризации и успешном изучении механизма химических реакций. Новые представления, связанные с открытием элементов, с учением о строении атома, с идеями квантовой механики, не зачеркнули этой теории, а, наоборот, углубили ее основные положения: она, как бессмертный периодический закон, развивается в наши дни на основе новейших достижений в области физики и химии.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15