Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Исторические аспекты развития органической химии. Учебное пособие
.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Оренбургский государственный университет»
Е. А. Кунавина, Т. В. Левенец, Е. А. Строганова
ИСТОРИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ
ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Учебное пособие
Рекомендован ученым советом федерального государственного
бюджетного образовательного учреждения высшего образования
«Оренбургский государственный университет» для обучающихся по
образовательным программам высшего образования, входящим в состав
укрупненной группы направления подготовки 04.00.00 Химия
Оренбург
2023
111
УДК 547(091)(075.8)
К91
Кунавина, Е.А.
Исторические аспекты развития органической химии : учебное
пособие [Электронный ресурс] / Е. А. Кунавина, Т. В. Левенец,
Е. А. Строганова; Оренбургский гос. ун-т. – Электрон. текстовые дан.
(1 файл: 1,66 Мб). – Оренбург : ОГУ, 2023. - 1 электрон. опт. диск
(CD-R): зв., цв. ; 12 см. – Системные требования: Intel Core или
аналогич.; Microsoft Windows 7, 8, 10; 512 Мб; монитор,
поддерживающий режим 1024х768 ; мышь или аналогич. устройство.
– Загл. с этикетки диска.
ISBN 978-5-7410-9094-3
УДК 547(091)(075.8)
ББК 24.2г.я73
ISBN 978-5-7410-9094-3
© Кунавина Е. А.,
Левенец Т. В.,
Строганова Е. А.,2023
© ОГУ, 2023
ББК 24.2г.я73
К91
Рецензент кандидат химических наук, доцент С. В. Бахарева
В учебном издании изложена история развития органической химии.
Раскрывается биография выдающихся химиков–органиков. Приводится
история открытия отдельных представителей органических соединений.
Рассматриваются именные реакции в органической химии.
Настоящее учебное пособие может быть полезно для самостоятельной
подготовки обучающихся к практическим и семинарским занятиям, а также для
реализации самоконтроля по изученным темам.
111
Содержание
Введение ............................................................................................................................... 4
1 Краткий очерк развития органической химии .............................................................. 5
2 Вклад отдельных ученых–органиков ........................................................................... 16
3 История открытия важнейших органических соединений ........................................ 61
4 Задания для подготовки к практическим занятиям .................................................... 95
4.1 Вопросы для самоподготовки ................................................................................. 95
4.2 Карточки–задания «Узнай учёного» ...................................................................... 96
Список использованных источников ........................................................................... 107
Приложение А (обязательное) Именные реакции в органической химии …………111
3
Введение
Органическая химия – научная дисциплина, всесторонне изучающая
органические соединения. Как и любая другая наука, она имеет свою историю,
уходящую в глубокую древность.
В данном учебном пособии изложена история развития органической химии,
начиная с античных времен и по настоящее время.
Учебное издание состоит из четырех глав. В первой главе изложен краткий
поэтапный исторический очерк. Во второй главе раскрывается вклад наиболее
выдающихся ученых химиков–органиков в разные периоды времени. Третья глава
посвящена истории открытия отдельных представителей органических соединений.
В учебном пособии предусмотрено осуществление самоконтроля знаний
(глава 4), посредством подготовки ответов на предложенные вопросы, а также
реализации работы с карточками, направленными на идентификацию ученого по
описанию его заслуг, портретным и биографическим данным. Самоконтроль знаний
направлен на комплексную систематизацию изученного материала.
Приложение настоящего издания включает обобщенный материал по
именным органическим реакциям. Для облегчения поиска нужной информации в
учебном пособии имеются именной и предметный указатели.
Учебное издание составлено с учетом рабочих программ курсов «История и
методология химии», «Органическая химия» для обучающихся по образовательным
программам высшего образования, входящим в состав укрупненной группы
направления подготовки 04.00.00 Химия.
Учебное пособие может быть полезно при организации самостоятельной
работы обучающихся.
Материал настоящего издания предполагает наличие базовых знаний студента
по органической химии.
4
1 Краткий очерк развития органической химии
Существует несколько подходов к периодизации развития органической химии.
Согласно одному из них этапы развития именуют следующим образом.
1. Эмпирический.
2. Аналитический.
3. Структурный.
4. Современный.
Другой подход, предполагает перечисленные ниже этапы.
1. Стихийный (до XIV в.).
2. Алхимический (XV-XVII вв.).
3. Виталистический (XVIII-XIX вв.).
4. Систематизационный (с 1824 г.)
5. Научный (с 1861 г.).
Более подробно остановимся на периодизации, приведенной в источнике [1], во
многом схожей с упомянутой выше. В развитии органической химии авторы
выделяют следующие периоды:
1. Период развития до XIV века, называемый стихийным.
2. XV - XVII века - начало развития или, ятрохимия, алхимия.
3. XVIII – XIX века - господство теории витализма.
4. XIX - XX века - интенсивное развитие, научный этап.
Начало, или Стихийный этап становления органической химии.
Данный период подразумевает самозарождение понятия химии. Её истоки
уходят еще в Древний Рим и Египет, в которых наиболее способные жители
научились добывать красящие вещества для окраски предметов и одежды из
природного сырья - листьев и стеблей растений. Это были индиго, дающий
насыщенный синий цвет, и ализарин, окрашивающий буквально все в сочные и
5
привлекательные оттенки оранжевого и красного. Представители разных
народностей того же времени также научились получать уксус, изготавливать
спиртные напитки из сахаро- и крахмалосодержащих веществ растительного
происхождения. Известно, что очень распространенными продуктами в применении
в этот исторический период были животные жиры, смолы и растительные масла,
которые использовались врачевателями и поварами. А также в обиход плотно
входили различные яды, как основное оружие внутриусобных отношений. Все
перечисленные примеры демонстрируют неизбежное развитие органической химии
в указанном периоде посредством применения органических веществ в различных
нуждах и целях. Примечательным является то, что, как такового, понятия «химия»
не существовало, и изучения конкретных веществ с целью выяснения свойств и
состава не происходило. Поэтому данный период и называется стихийным
(рисунок 1). Все открытия носили случайный, нецеленаправленный характер
бытового значения. Так продолжалось вплоть до следующего столетия.
Рисунок 1 – Стихийный этап становления органической химии
Период ятрохимии - многообещающее начало развития
В XVI - XVII веках начали зарождаться непосредственные представления о
химии как науке. Благодаря работам ученых того времени были получены
6
некоторые органические вещества, изобретены простейшие устройства для
перегонки и возгонки веществ, использовалась специальная химическая посуда для
измельчения веществ, разделения продуктов природы на ингредиенты. Основным
направлением работы того времени стала медицина (рисунок 2). Стремление
получить необходимые лекарства привело к тому, что из растений выделялись
эфирные масла и другие сырьевые компоненты. Так, Карлом Шееле были получены
некоторые органические кислоты из растительного сырья: яблочная, лимонная,
галловая, молочная, щавелевая. На исследование растений и выделение этих кислот
ученому потребовалось 16 лет (с 1769 г. по 1785 г.). Это стало началом развития
химии как науки. В этот же период средневековья Г.Ф. Руэль выделил кристаллы
мочевой кислоты из мочевины. Другими химиками была получена янтарная кислота
из янтаря, а также винная кислота. В обиход входит метод сухой перегонки
растительного и животного сырья, благодаря которому получают уксусную кислоту,
диэтиловый эфир, древесный спирт. Так было положено начало интенсивному
развитию органической химической промышленности в будущем (рисунок 3).
7
Рисунок 2 – Химическая лаборатория в период алхимии
Рисунок 3 – Химическая лаборатория в период ятрохимии
Господство теории витализма
Период XVIII - XIX века для органической химии весьма двоякий: с одной
стороны, происходит целый ряд открытий, которые имеют грандиозное значение; с
другой, долгое время рост и накопление нужных знаний и правильных
представлений тормозится господствующей теорией витализма. Данную теорию
ввел в обиход и обозначил главной Йенс Якобс Берцелиус, который при этом сам же
дал и определение органической химии (точный год неизвестен, предположительно
1807 г. или 1808 г.). По положениям данной теории, органические вещества
способны образовываться только в живых организмах (растениях и животных, в том
числе человека), так как только в живых существах есть специальная «жизненная
сила» («vis vitalis»), позволяющая этим веществам вырабатываться. В то время как
из неорганических веществ получить органические совершенно невозможно, так как
они являются продуктами неживой природы, негорючими, без «vis vitalis» (рисунок
4).
8
Рисунок 4 – Виталистический этап становления органической химии
Этим же ученым была предложена первая классификация всех известных на тот
момент соединений на неорганические (неживые, подобные воде и соли) и
органические (живые, типа оливкового масла и сахара).
Берцелиус впервые определил органическую химию как раздел химии,
изучающий вещества, выделенные из живых организмов.
В этот период учеными легко осуществлялись превращения органических
веществ в неорганические, например, при сгорании. Однако о возможности
обратных превращений ничего известно пока не было. Судьбе было угодно
распорядиться так, что именно ученик Йенса Берцелиуса Фридрих Вёлер
способствовал началу краха теории своего учителя. Немецкий ученый работал над
соединениями цианидов и в одном из проводимых опытов сумел получить
кристаллы, похожие на мочевую кислоту. В результате более тщательного
исследования он убедился, что действительно сумел получить органическое
вещество из неорганического без всякой «vis vitalis». Несмотря на свой
скептический настрой, Берцелиус был вынужден признать этот неоспоримый факт.
Так был нанесен первый удар по виталистическим взглядам. Развитие органической
химии набирало свои обороты.
Успех Вёлера воодушевил химиков XVIII-XIX вв., поэтому начались
повсеместные испытания и эксперименты с целью получения органических веществ
в искусственных условиях.
9
Рассмотрим ряд открытий, сокрушивших витализм.
В 1845 году Адольф Кольбе, который был учеником Вёлера, сумел из простых
неорганических веществ С, Н2, О2 многоэтапным полным синтезом получить
уксусную кислоту, которая является веществом органическим.
В 1812 году Константином Кирхгофом осуществлен синтез глюкозы из
крахмала и кислоты.
В 1820 году Анри Браконно денатурировал белок кислотой и затем обработал
смесь азотной кислотой и получил первую из 20 синтезированных позднее
аминокислот - глицин.
В 1809 году Мишель Шеврель изучал состав жиров, пытаясь расщепить их на
составные компоненты. В итоге он получил жирные кислоты и глицерин.
В 1854 г. Жан Бертло продолжил работы Шевреля и нагрел глицерин со
стеариновой кислотой. Результатом эксперимента явился синтезированный жир,
точно повторяющий структуру природных соединений. В дальнейшем он сумел
получить и другие жиры и масла, которые немного отличались по строению
молекул от природных аналогов. То есть доказал возможность получения в
лабораторных условиях новых органических соединений, имеющих большое
практическое значение.
Ж. Бертло синтезировал метан из сероводорода (Н2S) и сероуглерода (CS2).
В 1842 году Зинин сумел синтезировать анилин, краситель из нитробензола. В
дальнейшем ему удалось получить целый ряд анилиновых красителей.
А. Байер создает собственную лабораторию, в которой занимается активным и
успешным синтезом органических красителей (ализариновые, индигоидные,
антрохиноновые, ксантеновые), сходных с природными.
В 1846 году ученым Собреро осуществлен синтез нитроглицерина. Он же
разработал теорию типов, которая гласит о том, что вещества подобны некоторым
из неорганических и их можно получить заменой атомов водорода в структуре.
В 1861 году А. М. Бутлеров синтезировал сахаристое вещество из формалина.
Дальнейшие открытия были направлены на изучение механизмов химических
реакций, на установление электронной природы взаимодействий и на рассмотрение
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]