Теория ядер и теория типов

В 40-50-е годы XIX в. появилось множество гипотез, авторы которых пытались классифицировать все возрастающее количество органических соединений и объяснить реакции замещения. После открытия реакций замещения большинство химиков отказались от теории радикалов, в основе которой лежало положение о неизменности радикалов.

Группы атомов, свойства которых при замене водорода на другие элементы изменяются не очень значительно, Дюма назвал типами (см. выше). В 1836 г. французский химик Огюст Лоран сформулировал теорию ядер. Он различал "основные ядра" (состоящие из углерода и водорода), которые в какой-то мере соответствовали более раннему понятию "радикалов", и "производные ядра", которые можно получать из "основных" при замене водорода на другие атомы или группы атомов.

В 1853 г. Шарль Жерар, соотечественник Лорана, сформулировал свою (так называемую новую) теорию типов, согласно которой все органические соединения следует сопоставлять с одним из четырех основных типов молекул: Н₂, НСI, Н₂О и NH₃. Эта теория вследствие ее формального характера была подвергнута критике со стороны Э. Франкленда и Г. Кольбе^*, которые тоже пытались найти реальные типы всех органических соединений путем доказательства истинного строения органических веществ.

^* (О жизни и деятельности Кольбе подробнее см. в работах [178, с. 246- 249; 195, с. 263-265, 267].- Прим. ред.)

Кольбе вновь обратился к теории радикалов Берцелиуса и пытался обосновать ее на основе новых открытий. Он хотел, чтобы теоретические представления отражали свойства реальных веществ. Кольбе трудился упорно, сопоставляя свои идеи с результатами новых исследований. Очень важными для него оказались работы Франкленда, посвященные исследованию состава и свойств органических соединений азота, фосфора, мышьяка и сурьмы, а также металлоорга-нических соединений^*. В работе "Об естественной связи между органическими и неорганическими соединениями" (1860 г.) Кольбе писал: "Химические органические тела всегда являются продолжением неорганических соединений и возникают из последних непосредственно путем изумительно простого процесса замещения" [82]. Таким образом, Кольбе пытался рассматривать органические соединения как производные неорганических. При этом угольную кислоту ученый считал основным исходным веществом - "типом" органических кислот. Из нее путем замещения кислорода на водород или алкильный остаток получались спирты, карбоновые кислоты, альдегиды и углеводороды. Многоосновные кислоты, как и многоатомные спирты, Кольбе "получал" таким образом соответственно из двух или трех молекул угольной кислоты. Подобным же образом как производные неорганических веществ Кольбе рассматривал сульфокислоты, сульфоны, фосфорные и мышьяковые кислоты, амины, амиды и металлоорга-нические соединения. Пользуясь этой теорией, он пытался не только объяснить известные факты, но и предсказывать новые. Кольбе писал: "Нам кажется, что подобным же образом и в спиртах происходит замещение одного или двух атомов водорода на равное число метильных, этильных или других замещающих групп и в результате образуется новый ряд спиртов... И хотя до сих пор ни один из этих спиртов еще не получен, все равно я совершенно твердо убежден, что стоит только экспериментаторам начать работать в этом направлении, как очень быстро произойдет открытие таких спиртов".

^* (Соединений, в которых связь с металлом осуществляется непосредственно через углерод. Франкленд изучал соединения цинка, сурьмы, олова, Ртути [178, с. 255-257].- Прим, перев.)

В 1862 г., через три года после этого предсказания, которое в то время в органической химии представляло собой исключительный случай, Ш. Фридель (1832-1882) синтезировал пропиловый спирт, а в 1864 г. А. Бутлеров (1828-1886) получил бутиловый спирт^*. Предсказания Кольбе подтвердились также при изучении химических свойств спиртов (главным образом при их окислении).

^* (В 1863 г. А. М. Бутлеров получил третичный бутиловый спирт случайно, а в 1864 г. он установил структуру этого спирта. Затем А. М. Бутлеров вместе с сотрудниками приступил к изучению гомологов бутиловых спиртов. Подробнее об этом см. в [203, с. 40-41].- Прим. ред.)

Теоретические воззрения Кольбе не раз оказывались чрезвычайно плодотворными, в частности при предсказании характера изомерии насыщенных (жирных) кислот. Например, в 1864 г. он предсказал существование изомасляной кислоты, которая была получена год спустя одновременно Э. Эрленмейером (1825-1909) и В. В. Марковниковым^* (1838-1904).

^* (См. [203, с. 58-59].- Прим. ред.)

Эти успехи утвердили Кольбе в правильности его теоретических представлений о составе органических соединений. Поэтому он резко выступал против взглядов Арчибальда Купера, Августа Кекуле, Александра Михайловича Бутлерова, Эмиля Эрленмейера и Иозефа Лошмидта, работы которых и привели в 60-е годы к созданию структурной химии^*.

^* (См. [207, 208].- Прим. ред.)