Розділ 7. Історія органічної хімії від виникнення до утвердження структурної теорії

7. 1. Періодизація історії органічної хімії

Георгій Володимирович Биков, історик органічної хімії, ділить історію органічної хімії на 4 періоди :

1 період – емпіричний: від первісного знайомства людини з органічними речовинами, способами їх отримання та переробки до виникнення органічної хімії як науки в кінці XVIII століття;

2 період – аналітичний, із кінця XVIII століття до 60-х років XIX століття;

3 період – структурний, від початку 60-х років XIX століття до середини 10-х років XX століття;

4 період – сучасний, або період фізикалізації органічної хімії, розпочинаючи від середини 10-х років XX століття.

В останні роки в розвитку фізикалізації хімії намічається певна тенденція до автоматизації хіміко–технологічних та академічних (чисто наукових) досліджень, яка супроводжується широким застосуванням комп’ютерної техніки. На базі всього цього можна зробити висновок, що органічна хімія нині входить у новий 5-й період свого розвитку – кібернетичний. Окрім цього, у практику лабораторного та промислового синтезу розпочинають входити природні (створені еволюцією) каталізатори – ферменти, тому виникла пропозиція називати цей період історії хімії еволюційним.

7.2. Зародження органічної хімії

В початковий період розвитку органічної хімії вже стародавні люди ділили світ на три царства : мінеральний, рослинний та тваринний. Речовини, що виділялись з органів рослин та тварин, вже давно стали називати органічними. На неорганічні та органічні речовини в крайньому разі вже ділили Ю. Г. Валеріус у своїй “Мінералогії” в 1747 році, Ломоносов в 1752 році , Т.Бергман в 1784 році, а Берцеліус в 1807 році. Цей період слід називати емпіричним тому, що тоді не існувало теоретичних уявлень, якими хіміки могли керуватись, вивчаючи органічні речовини. Користуючись органічним світом, людина вже в алхімічний період навчилась виділяти окремі органічні речовини, такі як спирт та оцтову кислоту.

7.3. Аналітичний (другий) період

Лавуазьє, що розробив перший метод аналізу органічних речовин, у своєму підручнику “Елементарний курс хімії” органічні речовини в окремий розділ ще не виділяв, але зате його сучасник Фуркруа розглядав органічні речовини окремо від неорганічних (не пізніше 1802 року). Берцеліус став це робити лише в 1827 році, розпочинаючи з другого видання книги “Підручник хімії”. Так органічна хімія стала поступово виділятися в окрему науку.

7.3.1. Віталізм

До XIX століття та в перші десятиліття XIX століття органічні речовини виділяли лише з організмів рослин та тварин. Уявлення про їх склад та властивості були ще невизначеними. Оскільки органічні речовини за своїми властивостями чітко відрізняються від неорганічних (розкладались при нагріванні й у вихідний стан уже не повертались), і їх не вміли синтезувати в лабораторіях, хіміки вважали, що вони не мають нічого спільного з мінеральними речовинами. Цієї думки притримувався навіть такий учений як Берцеліус. Учені того часу вважали, що органічні речовини утворюються в організмах лише завдяки дії особливої життєвої сили ( vis vitalis ). Учення про життєву силу – віталізм – виникло задовго до Берцеліуса: у Парацельса це був світовий дух “Архей” (а також у Ван–Гельмонта), у Шталя це “анімізм” , у Валеріуса – життєвість (vitalitas).

Першого удару по віталізму завдав у 1828 році Фрідріх Велер, котрий отримав сечовину при випарюванні розчину ціанату амонію. Тепер цей процес називають реакцією перегрупування:

NC-O ^ NH₄⁺(t^o) H₂N-CO-NH₂

Він повідомив про своє відкриття Берцеліуса, який визнав це відкриття, але від життєвої сили не відмовився.

Ф. Велер (1800 – 1882) закінчив університет у Гейдельберзі, вчився у Берцеліуса, з 1836 року завідував кафедрою в Геттінгемському університеті до самої смерті. Ще студентом він розпочав займатися ціанатами, у зв’язку з чим в 1824 році відправив у журнал Гей –Люсака статтю про ціанати і тим самим зробив внесок у відкриття явища ізомерії.

Синтез сечовини нічого не змінив. Однак не слід принижувати значення цього відкриття, не будь його, хіміки взагалі могли не звернути уваги на можливість синтезу органічних речовин. І в 1845 році учень Велера Адольф Вільгельм Герман Кольбе (1818 – 1884) уперше синтезував без сумніву органічну речовину, оцтову кислоту, із неорганічних речовин: вугілля, водню та кисню. Схема синтезу:

S,t^o Cl₂ t^o Cl₂ + H₂O, hν Na(Hg)

С CS₂ C₂Cl₆ C₂Cl₄ CCl₃COOH CH₃COOH.

Французький хімік П’єр Ежен Марселен Бертло (1827  !907) в 50–ті роки XIX століття розпочав систематичну розробку синтезу органічних сполук і досяг великих успіхів у цій галузі. Бертло – один із найзнаменитіших хіміків другої половини XIX століття. Він не тільки умілий практик і синтетик, він ще й талановитий теоретик, займався термодинамікою та кінетикою, зокрема, процесами естерифікації, досліджував вибухові речовини, вивчав алотропію, вніс великий внесок у розвиток історії хімії, він філософ та дипломат, був міністром освіти та закордонних справ. Але при всьому цьому (о парадокс!) він ігнорував структурну теорію, стереохімію, періодичний закон і навіть атомну теорію. Практично до кінця свого життя він користувався еквівалентами. І все ж Бертло з повним правом можна вважати справжнім піонером у галузі органічного синтезу. Бертло синтезував з елементів метан, ацетилен, бензол, метиловий та етиловий спирти та ін. Схеми:

C S₂ + H₂O + 8Cu 4Cu₂S + CH₄

2 C + H₂ (t^o) C₂H₂ (t^o) C₆H₆

Cl₂ KOH

C S₂ CH₄ CH₃Cl CH₃OH

200^oC

N aOH + CO HCOOH

Цим методом він зітер межу між неорганічною та органічною хіміями, чим і завдав вирішального удару по віталізму, хоча його прояви зустрічаються ще й тепер.

Ще одного удару по віталізму завдав той же Бертло, вперше синтезувавши в 1854 році тристеарин. Але він пішов ще далі, взяв кислоти, які не утворюються в результаті гідролізу жирів, і синтезував жироподібну речовину, якої нема в природі. Очевидно, це перший синтез органічної речовини, що не синтезується в організмах.