Великие химики. Том 2
Шрифт:
— Мысль интересная. Ничего не имею против этой темы, — одобрил Кекуле, но тень недовольства мелькнула в его глазах: он предпочитал, чтобы все, кто работает в его лаборатории, занимались проблемами, поставленными им самим. Но в данном случае Кекуле оценил способности Вант-Гоффа и поэтому предоставил ему полную свободу выбора.
Исследования Вант-Гоффа привели к открытию нового способа синтеза пропионовой кислоты. Кекуле рекомендовал оформить этот материал как диссертационную работу.
— Думаю, что вам будет очень полезно съездить в Париж к Вюрцу. Он большой специалист по органическому синтезу, и у него есть чему поучиться.
Итак, Вант-Гофф отправился в Париж. К счастью, в лаборатории Вюрца нашлось свободное место. Приняв во внимание
Одним из малоизученных направлений в химии была оптическая изомерия. После открытия Луи Пастером свойства винной кислоты образовывать два вида кристаллов, которые обладают совершенно одинаковыми свойствами и различаются лишь своим отношением к поляризованному свету, выяснилось, что некоторые вещества существуют в двух оптически активных формах — левовращающей (L) и правовращающей (D). Раствор одного вида кристаллов вращает плоскость поляризованного света влево, а раствор другого — вправо. В научных журналах стало появляться все больше статей о синтезе новых оптически активных веществ, но теория строения органических соединений не могла дать сколько-нибудь удовлетворительного объяснения этому явлению. Весьма бурными были дискуссии по этому поводу и в лаборатории Вюрца.
В Париже Вант-Гофф сблизился с Жозефом Ашилем Ле Белем [295] из Эльзаса; он был на пять лет старше Вант-Гоффа и уже защитил докторскую диссертацию, но продолжал работать у Вюрца. Молодые исследователи сразу понравились друг другу и вскоре стали неразлучными друзьями. По вечерам, закончив работу в лаборатории, они бродили по живописным улицам Парижа или отправлялись за город.
Надолго запомнились им обоим и лунные ночи на Монмартре, и странные таинственные тени Булонского леса, и чуть слышное журчание Сены у стен Собора парижской богоматери. В эти часы мысли текли свободнее, рождались смелые идеи.
295
Ашиль Жозеф Ле Бель (1847–1930) — французский химик-технолог, ассистент Балара, затем Вюрца; опубликовал исследования по органической химии, для объяснения оптической активности предложил понятие асимметрического углеродного атома, независимо от Вант-Гоффа выдвинул идею о пространственном строении молекул органических веществ. О Ле Беле см.: Delepine. Vie et ouvrages de J. A. Le Bel. — Paris, 1949; Волков В. А. и др., ук. соч., с. 288–289; Быков Г. В. История стереохимии органических соединений. — М.: Наука, 1966, с. 48–64 и др.
— К каким бы комбинациям мы ни прибегали, структурные формулы не дают нам объяснения, — продолжал разговор Ле Бель.
— Совершенно ясно, что нужно искать новый способ, — согласился Вант-Гофф.
— Может быть, углеродные цепи имеют и другие свойства, которые теория не отражает?
— Несомненно. И решить этот вопрос можно лишь тогда, когда мы изучим случаи оптической изомерии и сравним формулы оптически активных соединений.
— Возможно, ты и прав. Главное решить, с чего же именно начать?..
Загадка оптической изомерии занимала воображение молодых ученых. Вант-Гофф продолжал ломать голову над этой проблемой и в Утрехте, куда он приехал, чтобы представить к защите диссертацию. Впрочем, защита сейчас его почти не волновала, все его мысли были заняты проблемой оптической активности веществ.
В Утрехтском университете была богатая библиотека. Здесь Генри познакомился со статьей профессора
Он взял листок бумаги и начертил формулу молочной кислоты. В центре молекулы — опять один асимметрический углеродный атом. В сущности, если четыре различных заместителя заменить атомами водорода, получится молекула метана. Представим, что атомы водорода в молекуле метана расположены в одной плоскости с атомом углерода. Вант-Гофф был поражен неожиданно возникшей мыслью. Он оставил статью недочитанной и вышел на улицу. Вечерний ветерок теребил его белокурые волосы, он ничего не замечал вокруг — перед глазами стояла только что изображенная им формула метана.
Но насколько вероятно, что все четыре водорода расположены в одной плоскости? В природе все стремится к состоянию с минимальной энергией. В данном случае это происходит лишь тогда, когда атомы водорода располагаются в пространстве равномерно вокруг углеродного атома. Вант-Гофф мысленно представил, как могла бы выглядеть молекула метана в пространстве. Тетраэдр! Конечно же, тетраэдр! Это наиболее выгодное расположение! А если атомы водорода заменить четырьмя различными заместителями? Они могут занять два различных положения в пространстве. Неужели это и есть решение загадки? Вант-Гофф бросился назад, в библиотеку. Как такая простая мысль до сих пор не пришла ему в голову? Различия в оптических свойствах веществ связаны прежде всего с пространственным строением их молекул.
На листке бумаги возле формулы молочной кислоты появилось два тетраэдра, причем один был зеркальным отображением другого.
Вант-Гофф ликовал. Молекулы органических соединений имеют пространственное строение! Это же так просто… Как это никто до сих пор не догадался? Он должен немедленно изложить свою гипотезу и опубликовать статью. Не исключена ошибка, но если его догадка окажется верной… Вант-Гофф достал чистый лист бумаги и написал заголовок будущей статьи: «Предложение применять в пространстве современные структурно-химические формулы вместе с примечанием об отношении между оптической вращательной способностью и химической конструкцией органических соединений». Название получилось довольно длинным, но оно точно отражало поставленную цель и основной вывод.
«Я позволю себе в этом предварительном сообщении выразить кое-какие мысли, которые могут вызвать дискуссию», — начал свою статью Вант-Гофф.
Намерения автора были самыми прекрасными, идеи оригинальными и многообещающими, но небольшая статья, напечатанная на голландском языке, осталась не замеченной европейскими учеными. Один только Бюи Балло, профессор физики в Утрехтском университете, оценил ее по достоинству.
— Блестящая гипотеза! По-моему, она вызовет переворот в органической химии, но об этом вы должны позаботиться сами. Нужно сделать вашу статью широко известной, переведите ее на французский язык и отправьте для публикации в Париж.
22 декабря 1874 года Вант-Гофф защитил диссертацию и стал доктором математики и натурфилософии [296] . Это звание давало ему возможность начать работу в качестве ассистента. Но где? Ни в одном из университетов Голландии подходящего места не было, поэтому он уехал в Роттердам к родителям и прежде всего занялся переводом статьи.
Идею пространственного строения молекул Вант-Гофф развил не только для того, чтобы объяснить явления оптической изомерии. В своей статье он дал простое объяснение и геометрической изомерии. Рассмотрев строение фумаровой и малеиновой кислот, он схематически показал, что две их карбоксильные группы могут находиться с одной или с двух противоположных сторон относительно плоскости двойной связи между атомами углерода.
296
Докторская диссертация Вант-Гоффа называлась «Вклад в знания о цианоуксусной и малоновой кислотах».