Ю.А. Устынюк, С.З. Вацадзе - Лекции по органической химии, страница 4

учебник по органической химии в 1868 г.был переведен на немецкий язык, что в немалой степени способствовалораспространению среди химиков его взглядов.21Теория А. М. Бутлерова включила в себя в творчески переработанном видевсе наиболее важные достижения предшествующих теорий. Принципиально новымбыло следующее центральное положение: «Всякое органическое соединение имеетединственную(!) химическую формулу, отражающую порядок связыванияатомов в молекуле и определяющую его свойства (!!)».

С математической точкизрения структурная формула представляет собою граф, вершины которогозанимают атомы, а связи являются ребрами. В рамках этой теории нашлиобъяснения некоторые уже известные к тому времени явления изомерии игомологии. В статье «О различных способах объяснения некоторых случаевизомерии», опубликованной в 1863 году на немецком и в 1864 году нафранцузском языках, Бутлеров сделал вывод: «Если при одинаковом составевещества отличаются свойствами, то они должны также отличаться и своимхимическимстроением».Наиболеесильнойсторонойтеориибылапредсказательная способность.

В течение короткого времени сотни соединений, вчастности,изомеров,предсказанныхею,былисинтезированывразныхлабораториях. Взгляды Бутлерова быстро получили всеобщее признание.Когда новая теория принимается быстро и безоговорочно, кажетсясовершенно естественной и простой, обычно начинаются споры о приоритетеавтора, ее выдвинувшего. Не стала исключением и теория Бутлерова. Спор возникуже в 60-ых годах девятнадцатого столетия. Ряд немецких химиков приписывалипервенство А.Кекуле, который якобы сформулировал то же центральноеположение за три года до Бутлерова. Детальное и беспристрастное рассмотрениевсех документов и работ обоих великих ученых было проведено несколькимиизвестными химиками.

Сейчас достоверно установлено, что Кекуле принялосновные положения новой структурной теории лишь три года спустя после того,как они были сформулированы Бутлеровым, и сразу стал их горячимпропагандистом, но не всегда упоминал в своих выступлениях имя авторавысказываемых им взглядов. Подробный анализ этой ситуации можно найти в22книге Г.В.Быкова, целиком построенной на первоисточниках [5]. Точку в этойдискуссии о приоритете поставил дважды лауреат Нобелевских премий ЛайнусПолинг в своем выступлении на симпозиуме, посвященном столетию со днярождения А.Кекуле в 1958 г. Вот выдержка из его доклада:«Концепция валентности была предложена Э.Франкландом в 1852 г.

Пятьюгодами позже Кекуле и Кольбе распространили эту концепцию на углерод ивысказали мнение, что углерод обычно имеет валентность, равную четырем. Затемв 1858 году Кекуле предположил, что углеродные атомы могут соединяться сдругими углеродными атомами, образуя цепи. В том же году Купер независимо отКекуле выдвинул идею о четырехвалентности углерода и его способностиобразовывать цепи. Химические формулы Купера были весьма схожими ссовременными. Он был первым химиком, использовавшим линии междусимволами для изображения валентных связей. Термин «химическое строение»впервые ввел в 1861 г.

А.М.Бутлеров. Он установил, что весьма существенноизображать структуру одной формулой, которая должна показывать, какимобразом каждый атом в молекуле связан с другими атомами. Он четкосформулировалположение,согласнокоторомувсесвойствавеществаопределяются строением его молекулы, и предположил, что можно установитьправильную стуктурную формулу вещества, изучая пути, которыми оно можетбыть синтезировано».Подобные и более сложные споры о приоритете в химической науке, да и вомногих других науках, стали частым явлением. После того, как наука превратиласьв поле деятельности тысяч ученых и сотен научных коллективов, нередкоодинаковыерезультатыпринципиальнойважности,обычноименуемыеоткрытиями, почти одновременно получают два, три и большее число авторовнезависимо друг от друга.

Это случается тогда, когда появление этих результатовподготовлено предшествующим развитием науки, когда “идея уже носится ввоздухе”.23Заметим однако, что сообщество ученых очень консервативно. В историиизвестно немало и таких случаев, когда один из членов этого сообщества выдвигалтеории, впоследствии оказавшиеся правильными, но слишком кардинальноотличавшиеся от общепринятых в данный момент. Нередко такие идеиотвергались, а автор, слишком опередивший свое время, подвергался осмеянию идаже гонениям. Спустя годы то же открытие совершалось повторно. Интересныйматериал об этом можно найти в книге О.Ю.Охлобыстина [6].Химия – живая наука, которая делается руками и умами живых людей.

Засухими и теперь общеизвестными научными фактами когда-то кипели страсти,сталкивались характеры, решались человеческие судьбы. Погоня за приоритетомне может быть самоцелью настоящего ученого. “Цель творчества - самоотдача, а нешумиха, не успех...” - эти слова Бориса Пастернака вполне подходят для данногослучая.

Хотя для науки безразлично, кто из многих возможных авторов, дает этойидее точное воплощение, но все же признание заслуг ученого - исключительномощный стимул для поддержания его творческой активности. Принятой формойтакого признания является своевременное и точное цитирование научных работавтора другими учеными, работающими в той же области. Это важный принципэтики современной науки. Его соблюдение есть необходимое условие поддержанияатмосферы творческого сотрудничества внутри каждого научного коллектива ив международном научном сообществе в целом.Вторым важным достижением периода становления и развития структурнойтеории стало развитие стереохимии. Были известны два типа изомерии, которые неподдавалисьобъяснениюврамкахклассическойструктурнойтеорииА.М.Бутлерова - оптическая изомерия, а также изомерия малеиновой и фумаровойкислот и их гомологов.

В 1815 г. французский химик Био показал, что припрохожденииплоскополяризованногосветачерезнекоторыекристаллыпроисходит поворот плоскости поляризации. В одних случаях она поворачиваетсявправо, в других - влево. В 1848 г. Луи Пастер, кристаллизуя из водного раствора24натриево-аммониевую соль виноградной кислоты, которая была выделена ещеБерцелиусом, обнаружил, что образуются кристаллы двух видов - у однихнебольшая характерная грань находилась справа, а у других - слева.Рис. 5.

Энантиоморфные кристаллы натриево-аммониевой соли винных кислот.Ему удалось вручную пинцетом разделить эти два вида кристаллов, рассматриваяих в лупу. Свойства растворов кристаллов и полученных из них кислот оказалисьсовершенноидентичными.Исключениесоставилатолькоихоптическаяактивность - растворы обладали противоположным вращением. Пастер обнаружил,чтооднаизполученныхкислотбылаужеполученнойБерцелиусомправовращающей винной кислотой.

Вторая представляла собой ее оптическийизомер - неизвестную ранее левовращающую винную кислоту. Пастер доказал, чтовиноградная кислота представляет смесь равных количеств обоих оптическихантиподов. Такие смеси стали именовать рацемическими (от латинского названиявиноградной кислоты). Пастер связывал оптическое вращение с диссимметриеймолекул.Изучая в 1873 году изомерные оптически неактивную (рацемическую)молочную и правовращающую “мясо-молочную” кислоты, Йоханнес Вислиценусписал, что факт их различия “нельзя истолковать иначе, как приняв, что причинаих различия заключается лишь в различном пространственном расположенииатомов, соединенных друг с другом в одинаковой последовательности.”(цитировано по [5]).Эта идея была развита Якобом Вант-Гоффом, который в 1874 г выдвинулгипотезу о том, что «сродства (т.

е. валентности) атомов углеродаизображаются направленными к вершинам тетраэдра прямыми, в центрекоторогонаходитсясамэтотатом».Какследствиеэтойгипотезынепосредственно вытекало, что «когда четыре сродства атома углероданасыщены четырьмя различными одновалентными группами, можно получить дваи только два различных тетраэдра, относящихся друг к другу как предмет и егозеркальноеотражение».ПомнениюВант-Гоффа,«всякоеуглеродистоесоединение, которое в растворе отклоняет плоскость поляризации света,обладает таким асимметрическим атомом углерода, а оптически неактивныерацемическиесоединенияпредставляютсобойсмесьдвухоптическихантиподов».