Е.В. Савинкина, Г.П. Логинова, С.С. Плоткин - История химии. Элективный курс (1118120), страница 19
Текст из файла (страница 19)
4 . 1 ) .Основой стереохимии Вант-Гоффа стало учение о тетраэдрическом строении молекулы метана. Если в органическом соединении атом углерода связан с четырьмя разными группами,он становится асимметрическим, и соединение оказываетсяоптически активным.Одновременно с Вант-Гоффом и независимо от него представления о пространственном расположении атомов в молекулах были высказаны французским химиком-органиком Жозефом Ашилем Ле Белем (1847-1930). В истории науки неединичны случаи, когда при одновременном появлении однихи тех же идей или открытий между учеными возникали спорыо приоритете.
Однако в данном случае никаких проблем небыло — авторами теории считаются оба исследователя.Вопросы1. Одним из аргументов против теории химического строениябыло то обстоятельство, что эта «игра для химическихдетей» слишком легко отвечает на трудные вопросы. Чтоможно возразить против такой критики?2. Почему для объяснения причин существования оптическихизомеров пришлось предположить, что атом углерода в органических соединениях располагается в центре тетраэдра,а не какой-либо другой геометрической фигуры (плоскийчетырехугольник, неправильная тригональная пирамида)?4История химии98Часть 4. Развитие органической химии4.2.Синтетическая органическая химия994.2.
Синтетическая органическая химияКаких органических веществ больше:тетических?природныхилисинТеория строения органических соединений дала ключ к синтезу новых соединении. Перестраивая углеродный скелет, вводя или заменяя функциональные группы, органики-синтетикисмогли получить не только природные соединения, но и огромное число соединений, не существующих в природе. Многие изних оказались очень полезными д л я человека. Синтезы этихсоединений стали основой новых отраслей промышленности.Гофман Август Вильгельм ( 1 8 1 8 - 1 8 9 2 ) — немецкий химик-органик.
Основные научные исследования посвящены ароматическим соединениям,в частности красителям. В 1850 г. предложилспособ синтеза алифатических аминов действием аммиака на галогеналканы (реакция Гофмана). П р е д л о ж и л способ получения аминов изамидов кислот (перегруппировка Гофмана).4.2.1. Синтетические красителиКакие природные и синтетические вещества использовались в качестве пигментов и красителей до серединыЩХв.?Красильное искусство возникло в глубокой древности, носовершенствовалось в течение веков очень медленно.
Применявшиеся для окраски тканей красители получали, главнымобразом, из растений и продуктов животного происхождения.Таких красителей было не более трех десятков. В X I X в.в текстильной промышленности стали применять некоторыеискусственные красящие вещества, например берлинскую лазурь (комплексное соединение железа), открытую еще в 1704 г.Развитие органической химии, исследование строения иразработка методов получения природных и синтетическихсоединений привели к синтезу органических красителей. Д л яЗинин Николай Николаевич (1812-1880) — русский химик-органик.
Открыл реакцию восстановления ароматических нитросоединений, послужившую основой новой отрасли промышленности — производства анилиновых красителей. Показал, что амины являются основаниями. Первый президент Русского химическогообщества.становления промышленности органических красителей огромное значение имели работы выдающегося химика Н.Н. Зинина,проведенные в химической лаборатории Казанского университета.В начале X I X в. несколько химиков разными способамивыделили из каменноугольной смолы и продуктов разложенияиндиго одно и то же вещество — анилин. В 1842 г. Зинин сумелсинтезировать анилин, восстановив вполне доступное вещество — нитробензол •— сульфидом аммония (позднее был разработан способ восстановления нитробензола в анилин водородомв момент выделения).
Это было первое крупное достижениеорганической химии в России. Реакция Зинина открыла новыеширокие возможности д л я органического синтеза.Немецкий химик А.В.Гофман, познакомившись в 1843г.с разработанным Зининым способом получения анилина, посвятил свои исследования синтезам красителей на его основе.В 1858 г. он синтезировал анилиновый краситель фуксин, ачерез т р и года установил его состав. В 1863 г. Гофман выяснил состав розанилиновых красителей и нашел путь синтезарозанилина.Внимание многих исследователей привлекла способностьанилина давать при окислении ярко окрашенные соединения.В 1856 г., пытаясь синтезировать хинин, необходимый дляборьбы с малярией, английский химик-органик Уильям ГенриПеркин (1838-1907) обработал неочищенный анилин сернойкислотой и дихроматом калия.
Из реакционной смеси емуудалось выделить ярко окрашенное вещество — «анилиновыйпурпурный», который позже получил название мовеин (за100Часть 4. Развитие органической ХИМИИБайер Адольф Иоганн Фридрих Вильгельм, фон(1835-1917) —немецкий химик-органик. Работыотносятся к синтетической органической химии истереохимии. В 1905 г. за работы по органическимкрасителям и гидроароматическим соединениямстал лауреатом Нобелевской премии.сходство с окраской цветка мальвы). Оставив учебу, восемнадцатилетний юноша при поддержке семьи создал предприятиепо производству анилинового красителя. Это был первый случай, когда промышленное производство химических веществбыло начато после выполнения лабораторных исследований.Вслед за Перкином многие химики стали изучать производныеанилина и возможности их использования в качестве красителей.
Были открыты красный, фиолетовый, зеленый, голубой идругие анилиновые красители.Вскоре к анилиновым красителям присоединились яркоокрашенные производные других веществ. Наряду с экспериментами по получению новых соединений были проведеныисследования по изучению строения органических веществприродного происхождения, использовавшихся для крашения.В 1868 г. было установлено строение красного красителяализарина, который со времен Древнего Египта выделяли изкорней марены. Спустя год было основано промышленное производство синтетического ализарина.
Вскоре огромные плантации марены стали не нужны — они были вытеснены дешевойкраской, получаемой из продуктов каменноугольной смолы.Для установления молекулярного строения и синтеза другого красителя, также известного еще в Древнем м и р е , —индиго немецкий химик А. фон Байер потратил почти двадесятилетия. Он разработал метод синтеза этого красителяиз производных бензола. Однако, несмотря на полный успехлабораторного синтеза, для организации промышленного производства понадобилось еще 15 лет. Оно было налажено лишьв 90-е годы XIX в.4.2. Синтетическая органическая химия101К началу XX в.
синтетические красители почти полностьювытеснили природные. Появлялись все новые соединения:в 1903 г. было создано производство полиметиновых красителей, а в 1936 г. — фталоцианиновых. После второй мировойвойны начался выпуск так называемых активных красителей, которые реагируют с активными группами целлюлозных,белковых, синтетических полиамидных материалов, образуяпрочные ковалентные связи. Помимо водорастворимых красителей, все больше используются дисперсные красители (ввиде водных суспензий), которые образуют твердые растворы сацетатами целлюлозы и полиэфирными материалами. К концуXX в.
число известных синтетических красителей превысило6500, из которых около 1500 производятся в промышленныхмасштабах.Вопросы1. Почему синтетические красители практически вытеснилиприродные?2. Какую роль сыграло возникновение производства анилиновых красителей в развитии химической технологии?4.2.2. Синтез биологически важных соединенийЧто объединяет химика-синтетика и архитектора?Первые работы по синтезу природных органических соединений были нацелены не столько на создание промышленныхметодов их получения, сколько на изучение строения и функций этих соединений. В 1861 г. A.M. Бутлеров обнаружил, чтопри действии известковой воды на формальдегид образуетсясиропообразное сахаристое вещество. Позднее немецкий химикЭ.Г.Фишер показал, что этот продукт представляет собойсмесь нескольких моносахаридов.Изучая моносахариды, Фишер поставил перед собой задачусинтезировать все изомеры этих соединений, предсказанныетеорией.
Ему удалось получить девятнадцать из 24 возможныхмоносахаридов, содержащих 6 атомов углерода, и установитьих строение и взаимные превращения. Большинство из нихне встречается в природе. Эти и дальнейшие исследованияструктуры простых Сахаров не стали основой промышленногосинтеза данных соединений, однако привели к важнейшимнаучным результатам. Было установлено, что моносахариды102Часть 4- Развитие органической химииФишер Эмиль Герман ( 1 8 5 2 - 1 9 1 9 ) — немецкийхимик-органик и биохимик. Наиболее важныеработы относятся к исследованию Сахаров, аминокислот, белков. В 1902 г. за работы по синтезу Сахаров и пуринов был удостоен Нобелевской премии.являются структурными компонентами более сложных углеводов— полисахаридов, а также широко распространенных врастениях гликозидов.Одним из наиболее интересных и важных объектов химических исследований стали белки.
Главным методом ихизучения было гидролитическое расщепление при нагреваниив кислотных или щелочных растворах. Так были обнаруженыаминокислоты, число которых в конце XIX в. достигло 14.В 1902 г. Фишер экспериментально доказал, что аминокислоты связываются между собой посредством карбоксильных групп и аминогрупп, образуя соединения, названныеим полипептидами, а через пять лет получил полипептидиз 18 молекул аминокислот. Так как некоторые из синтезированных полипептидов оказались тождественными соединениям, полученным при неполном расщеплении белков, былсделан вывод, что они являются фрагментами белковых молекул.Первым белковым соединением, для которого химики смогли установить последовательность всех аминокислот, стал инсулин.
Молекула этого гормона состоит из двух полипептидныхцепочек, соединенных друг с другом дисульфидным мостиком.В 1949 г. английскому химику Ф. Сенгеру удалось определитьстроение обеих цепочек, состоящих из 21 и 30 аминокислотных остатков, а в 1954 г. — расшифровать полную структуруинсулина. Сенгер установил также химическое строение гена,кодирующего синтез инсулина. Это стало основой для синтезаинсулина, который был выполнен в 1964 г. Для синтеза потребовалось провести в строго определенном порядке околоjL2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
