7.Становление классической химии

Становление органической химии.

В перечне имен виднейших отечественных исследователей середины и конца XIX в. заметное большинство составляют химики-органики.

В первой половине XIX в. органическая химия получила наибольшее развитие во Франции и Германии. Её успехи во многом связаны с именами немцев Ф. Вёлера, Ю. Либиха, Р. Бунзена и французов А. Дюма и Ш. Вюрца. Именно в их лабораториях стажировались молодые русские исследователи, которые стали основоположниками развития органической химии в нашей стране. Научные командировки отечественных химиков за границу с 1830-х гг. начинают принимать массовый характер. «Дедушкой русской химии» назвал Д.И. Менделеев А.А. Воскресенского. Этот ученый фактически стимулировал начало систематических исследований органических соединений в России. Ученик Г.И. Гесса, он продолжил своё образование в лаборатории Либиха в Гисене. Здесь он впервые установил элементный состав нафталина и хинной кислоты, определил состав и предложил формулу хинона (1838). В 1841 г. выделил природный алкалоид — теобромин. Вскоре Воскресенский фактически прекратил экспериментальные исследования, целиком посвятив себя педагогической деятельности.

По окончании Казанского университета два года проработал у Либиха и Н.Н. Зинин. Продолжил разработку способа приготовления бензоина из бензойного альдегида (горькоминдального масла) и в 1841 г. впервые осуществил бензоиновую конденсацию — один из главных методов синтеза ароматических кетонов. Принадлежит открытие реакции восстановления ароматических нитросоединений (позволило получить анилин и нафтиламин). Реакция Зинина стала базовым процессом в анилокрасочной промышленности. Вообще бензойный альдегид оказался одним из главных «действующих лиц» исследований учёного, ибо большинство их было так или иначе связано с этим исходным соединением. История справедливо причисляет Зинина к числу величайших мастеров органического синтеза, а уж в России-то равных ему были буквально единицы. Вальден называл его «русским Либихом, который создал в России органическую химию и школу органических химиков». Когда в 1868 г. было учреждено Русское химическое общество, он был единогласно избран первым президентом.

Младший современник Воскресенского и Зинина — A.M. Бутлеров — считается наряду с Д.И. Менделеевым наиболее яркой фигурой отечественной химии девятнадцатого столетия. Будучи выпускником Казанского университета, он с 1851 по 1857 гг. провёл за границей, работая в Париже у Ш. Вюрца и в Гейдельберге у А. Кекуле. Зарубежная деятельность А.М. Бутлерова характеризовалась достаточно высокой самостоятельностью.

«Звёздным» стал для А.М. Бутлерова 1861 год, когда он впервые синтезировал гексаметилентетраамин (уротропин) — соединение, важное в практическом и в теоретическом отношении, а также осуществил полный синтез сахаристого вещества, которое назвал «метиленитаном». А 19 сентября на Съезде немецких врачей и естествоиспытателей в Шпейере учёный выступил с докладом «О химическом строении веществ». В нём он сформулировал основные постулаты своей знаменитой теории строения органических соединений. Исходный постулат гласил: «....Химическая натура сложной частицы определяется натурой элементарных составных частей, количеством их и химическим строением... Каждый химический атом, входящий в состав тела, принимает участие в образовании этого последнего и действует здесь определенным количеством принадлежащей ему химической силы (сродства)». Хотя далеко не все современники разделяли представления А.М. Бутлерова и выступали с возражениями, теория химического строения оказала заметное влияние на развитие органической химии. Стала первым фундаментальным обобщением эмпирических фактов в органической химии, принадлежащим русскому ученому. В период 1830-1850 гг. западноевропейские учёные предложили немало теорий, которые ставили целью объяснить строение и свойства органических соединений. Все эти теории внесли свой вклад в окончательное утверждение атомно-молекулярного учения. В России же в этот период органическая химия оставалась сугубо экспериментальной наукой. Главной задачей - синтез новых соединений. С появлением теории А.М. Бутлерова ситуация заметным образом начала меняться.

Бутлеров широко применял свою теорию в экспериментальных работах подобно тому, как спустя несколько лет Д.И. Менделеев будет использовать прогностические возможности периодической системы для предсказания существования и свойств неизвестных элементов. На основе теории строения А.М. Бутлеров в 1864 г. предсказал и объяснил явление изомерии у многих органических соединений, а также осуществил синтез и установил строение целого ряда предельных и непредельных соединений. В первые десятилетия своего становления отечественная органическая химия концентрировалась на исследованиях ароматических соединений. Начиная же с 1860-х гг. значительный размах получают работы, касающиеся алифатических соединений.

В 1864-1866 гг. А.М. Бутлеров работал над учебником «Введение к полному изучению органической химии».

Однако, переехав в 1867 г. в Петербург, он продолжал активную деятельность. В Петербургском университете А.М. Бутлеров подготовил плеяду учеников, многие из которых стали выдающимися химиками.

Среди видных петербургских исследователей середины XIX в. нельзя не упомянуть Ю.Ф. Фрицше и Б.С. Якоби. Первый из них, уроженец Саксонии, прожил в России более 40 лет. Он был искусным экспериментатором, но его оригинальные работы не имели внутренней связи между собою, относясь к разным проблемам химии, хотя их «органическая составляющая» была весомой. Фрицше первым в России выделил анилин из индиго и получил антраниловую кислоту (1840), синтезировал динитроантрахинон, который дает цветную реакцию с ароматическими углеводородами, и извлек антрацен из каменноугольного дегтя (1866).

Б.С. Якоби, получивший образование в Берлинском и Гёттингенском университетах, возродил в России интерес к электрохимическим исследованиям. К его крупнейшим достижениям относится открытие в 1838 г. гальванопластики.

Деятельность исследователей органической химии в нашей стране была связана с Казанским университетом. В его стенах и возникла первая отечественная химическая школа. Она стала подлинной кузницей кадров отечественных химиков -органиков. Основателем Казанской школы следует считать Зинина. После переезда Зинина в Петербург его традиции в Казанском университете продолжал и развивал Бутлеров. В числе его воспитанников такие видные исследователи-органики, как В.В. Марковников и А.М. Зайцев.

Из всех русских химиков В.В. Марковников внёс наиболее существенный вклад в теорию химического строения Бутлерова, развил учение о взаимном влиянии атомов. Он дал также чёткие определения понятий «изомерия» и «метамерия», сформулировал правила о направлении реакций замещения, отщепления, присоединения по двойной связи и изомеризации в зависимости от строения химического соединения (правила Марковникова). Марковников практически заложил основы нефтехимии и открыл новый класс органических соединений — нафтены.

А.М. Зайцеву принадлежат фундаментальные работы в области органического синтеза. Среди них в первую очередь следует отметить разработанные им в 1870-1875 гг. методы получения спиртов различных классов через цинкорганические соединения. Подобные методы вскоре оказались универсальными для многих направлений органического синтеза.

Именно деятельность «выпускников» Казанской химической школы в существенной степени позволила преодолеть отставание отечественной органической химии от западноевропейской, а в ряде случаев и превзойти достижения последней.

В 1844 г. в отходах от переработки платиновой руды Клаус (внес существенный вклад в изучение платиновых металлов) открыл новый химический элемент — рутений (от лат. России — Рутениа). Клаус впервые предложил разделять платиновые металлы на две группы: лёгкие (рутений-родий-палладий) и тяжёлые (осмий-иридий-платина). Он изучал и комплексные соединения платины, в частности, аммиакаты. В 1854 г. учёный опубликовал на немецком языке монографию «Материалы к химии платиновых металлов», содержавшую богатейший справочный материал.