Великие химики. Том 2
Шрифт:
— Именно так, — утвердительно кивнул Бутлеров.
— Но к этим выводам первым пришел коллега Кекуле! — сказал Эрленмейер, переглянувшись с Кекуле.
— Бесспорно, — согласился Бутлеров. — Нет сомнений и в том, что Купер впервые попытался написать структурные формулы некоторых органических соединений, но в то время это была безуспешная попытка, поскольку условий для этого еще не было.
Кекуле внимательно слушал, не спуская взгляда с одухотворенного лица Бутлерова.
— И все-таки теория типов — столп, на котором зиждется наша наука, — Кекуле старался скрыть свое волнение.
— Теория типов? Ни в коем случае! — воскликнул Бутлеров. — Ведь сам Жерар, создатель теории типов, непоследователен. Он, с одной стороны, отрицает существование радикалов, а с другой — во многих случаях сам прибегает к ним, объясняя свойства соединения. Вот, например…
Из вороха книг Бутлеров вытащил маленький томик и стал торопливо перелистывать страницы, чтобы найти нужное место.
— Основное, что я утверждаю в своей новой теории, это то, что при соединении атомы занимают
— Знаете, ваш пример со щупальцами очень удачен, — сказал Эрленмейер. — Очевидно, если мы уподобим валентные силы щупальцам, разница выявится и в тех случаях, когда два атома насытят соседние или же противоположные валентности. Но можем ли мы проводить такую аналогию для вещей, которых нельзя ни увидеть, ни доказать?
— Действительно, мы не знаем, что представляет собой химическая связь, не ясно, что по сути представляют собой и атомы. Но даже если мы откажемся от физического представления о расположении атомов в пространстве, нельзя отрицать, что химические свойства соединений зависят от связи между составляющими их элементами. Теория химического строения дает средство не только объяснить явления, но и предвидеть возможность образования новых веществ.
Разговор с Бутлеровым задевал тщеславие Кекуле и Эрленмейера. Ведь они, чувствуя явную несостоятельность теории типов, сами искали новые пути объяснения явлений органической химии и были близки к тому, чтобы выдвинуть представления, аналогичные идеям Бутлерова. И вдруг оказалось, что этот молодой русский ученый сформулировал и блестяще доказал то, что так долго не удавалось им.
Итак, теория заявила свое право на существование [162] . Она требовала дальнейшего развития, и где же, как не в Казани, следовало этим заниматься — ведь там родилась новая теория, там работал ее создатель. Однако обстановка в Казанском университете была тяжелой и неблагоприятной для работы. По старой традиции, возникшей еще во времена Ломоносова, профессора в университете были разделены на две враждующие партии — немецкую и русскую. В этих сложных взаимоотношениях участвовали и студенты. Они устраивали демонстрации против профессоров-иностранцев и аплодировали (несмотря на то, что это строго запрещалось) талантливым русским лекторам. Студенческое движение встревожило правительство. Старый ректор оказался неспособным справиться со всеми этими сложностями, и на его место был назначен Бутлеров, любимец студентов, человек, снискавший уважение среди профессуры.
162
Бутлеров сформулировал основное положение теории химического «троения в 1861 г.: «Химическая натура сложной частицы [молекулы. — Ред.] определяется натурой элементарных составных частей [атомов. — Ред.], 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). Я называю химическим строением распределение действия этой силы, вследствие которого химические атомы, непосредственно или посредственно влияя друг на друга, соединяются в химическую частицу» (Соч., т. 1, ук. соч., с. 70). Термин «химическое строение» встречался в литературе и до Бутлерова, но он переосмыслил его и применил для определения нового понятия о порядке межатомных связей в молекулах [см.: Быков Г. В. Вопр. истории естествозн. и техн., вып. 4, 179–181 (1957)].
Для Бутлерова ректорские обязанности казались тяжким и непосильным бременем. Он несколько раз просил освободить его от этой должности, но все его просьбы оставались неудовлетворенными. Заботы не покидали его и дома. Только в саду, занимаясь любимыми цветами, он забывал тревоги и неурядицы прошедшего дня. Он не уставал любоваться камелиями и розами, выращенными собственными руками. Часто вместе с ним в саду работал его сын; Александр Михайлович расспрашивал мальчика о событиях в школе, рассказывал любопытные подробности о цветах.
Несмотря на многочисленные административные обязанности, Бутлеров продолжал теоретическую работу. В лаборатории, оборудованной и модернизированной под его руководством, работали молодые и способные исследователи. Бутлеров ставил перед ними задачи, которые должны были разрешить вопросы, связанные с проблемами изомерии.
— Принимая во внимание порядок связи атомов в молекуле, надо ожидать существования нескольких изомеров у десятков и десятков веществ, — говорил Александр Михайлович Марковникову. — Думаю, вам известны наши с Поповым [163] результаты?
163
Александр Никифорович Попов (ок. 1840–1881) — русский химик, ученик Бутлерова, с 1869 г. профессор Варшавского университета. Своими ранними работами экспериментально доказал, что все четыре валентности атома углерода тождественны; предложил аналитические методы («правила Попова») определения химического строения кетонов, кислот, спиртов и углеводородов. О Попове см.: Быков Г. В. Тр. Ин-та истории естествозн. и техн., 12, 200–245 (1956); Быков Г. В. История органической химии: Структурная теория, ук. соч., с. 299–300; Волков В. А. и др., ук. соч., с. 401–402.
Собеседник утвердительно кивнул головой.
— В сущности, результаты этих исследований полностью отвергают теорию генераторов [164] .
— Да, — продолжал Бутлеров. — Метиламилкетон, который мы синтезировали различными способами, обладает одними и теми же свойствами. О чем это говорит? Свойства веществ определяет не способ их получения, а порядок расположения атомов в их молекуле.
— Тогда пропиловый спирт должен образовывать два изомера.
— Правильно, а бутиловый — четыре.
164
Согласно теории генераторов, образование изомеров объясняется различием исходных веществ и методов получения.
Бутлеров достал лист бумаги и начал писать формулы.
— Прямая углеродная цепь может образовывать изомеры, потому что атом кислорода способен связываться с атомом углерода в конце цепи или в ее середине. А если цепь разветвлена, образуются еще два изомера.
Третий собеседник, Александр Михайлович Зайцев [165] , молчал — он был самым молодым из троих и предпочитал слушать. Он учился в Казанском университете и работал в лаборатории под руководством профессора Бутлерова.
165
Александр Михайлович Зайцев (1841–1910) — известный русский химик, ученик Бутлерова, с 1869 г. профессор химии Казанского университета, с 1885 г. чл.-корр. Петербургской Академии наук, создатель крупной научной школы химиков-органиков. Зайцев был отличным химиком-экспериментатором, почти все его работы в области органической химии посвящены алифатическим соединениям; он разработал ряд новых синтезов предельных и непредельных спиртов при помощи галогеноцинкорганических соединений, первым дал объяснение «реакции Гриньяра», в 1875 г. установил правило отщепления галогена или гидроксила от алкилгалогенидов или спиртов (правило Зайцева). О Зайцеве см.: Арбузов А. Е. Казанская школа химиков. — Казань: Тат. кн. изд-во, 1971; Мусабеков Ю. С, Черняк А. Я., ук. соч., с. 247–252; Ключевич А. С, Быков Г. В. Александр Михайлович Зайцев. 1841–1910. — М.: Наука, 1980; Волков В. А. и др., ук. соч., с. 195.
— Попытаемся синтезировать эти изомеры. В случае удачи это будет неоспоримым доказательством правильности теории. Что касается методики — обратился Александр Михайлович к Зайцеву, — то, может быть, надо попробовать заместить атом хлора в хлористом ацетиле метиловым радикалом, а потом…
Бутлеров был на правильном пути. Действия диметилцинком на хлористый ацетил, ему удалось впервые в истории химии получить самый простой третичный спирт — третичный бутиловый спирт, или триметилкарбинол. Вскоре после этого в литературе появились сообщения об успешно проведенном синтезе первичного и вторичного бутиловых спиртов.
Ученым был известен изобулитовый спирт еще с 1852 года, когда он был впервые выделен из природного растительного масла.
Теперь уже ни о каком споре и речи быть не могло — существовало четыре различных бутиловых спирта. И все они — изомеры [166] .
Какой это был триумф структурной теории! И как счастлив был ее автор. Шел 1863 год — самый счастливый год в жизни великого ученого.
Успех принес ему уверенность, но в то же время поставил перед ним новую, более трудную задачу. Необходимо было применить структурную теорию ко всем реакциям и соединениям органической химии, а главное, написать новый учебник по органической химии, где все явления рассматривались бы с точки зрения новой теории строения. Дело это не терпело отлагательства. Бутлеров ясно сознавал, что задача, стоящая перед, ним, огромна и невероятно сложна. Объяснить свойства и написать формулы всех известных до сего времени органических соединений с точки зрения структурной теории! Он уже делал это в своих лекциях, и его студенты хорошо владели новой теорией, отлично ориентировались в безбрежном океане фактов. Но учебник должен помочь и остальным химикам, уже покинувшим университетскую скамью, усвоить новый подход к познанию химических реакций органических соединений.
166
Триумфом теории химического строения органических соединений Бутлерова явилось правильное объяснение на основе этой теории явлений изомерии. В статье «О различных способах объяснения некоторых случаев изомерии» (Соч., т. 1, с. 101–124), опубликованной в 1863 г. на немецком и в 1864 г. на французском языках, Бутлеров сделал вывод: «Если при одинаковом составе вещества отличаются свойствами, то они должны также отличаться и своим химическим строением». Лучшим подтверждением учения Бутлерова об изомерии послужил синтез теоретически предсказанных изомеров (изобутана и изобутипена). Другие синтезы выполнены его учениками Ф. М. Флавицким (1848–1917), А. Н. Вышнеградским (1851–1880) и особенно В. В. Марковниковым, доказавшим в 1865 г. предсказанную теорией изомерию масляных кислот (Соловьев Ю. И. Эволюция основных теоретических проблем химии. — М.: Наука, 1971, с. 197–199).