Шарль Вюрц - создатель основ химии

К алкановому циклу работ Вюрца можно отнести еще и получение им парафиновых углеводородов электролизом смеси калийных солей жирных кислот. В этом случае Вюрц усовершенствовал и развил метод Кольбе.

В марте 1856 г. Вюрц провел синтез им же предвиденного первого двухатомного спирта этиленгликоля. Тем самым было положено начало еще одному оригинальному циклу работ, имеющему огромное теоретичес

кое и прикладное значение. Гликоль был предсказал Вюрцем как недостающее промежуточное звено между одноатомным винным спиртом и трехатомным глицерином. Для его синтеза Вюрц действовал на йодистый этилен (позже и бромистый этилен) ацетатом серебра с последующим омылением сложного эфира:

Строение гликоля доказывало ею окисление в гликолевую, а затем в щавеливую кислоты. Затем Вюрц синтезировал и другие двух атомные спирты - пропиленгликоль, бутеленгликоль и амиленгликоль. Предельные галогенопроизводные с двумя атомами галогена в молекуле послужили французскому химику основными исходными веществами для синтеза целого ряда соединений, находящихся в генетический связи с гликолем[20]. Хлорид этилена (масло голландских химиков) под действием едкого калия был превращен и окись этилена - высокоактивный изомер ацетальдегида. При прямой дегидратации гликоля, с помощью хлористого цинка, образовался ацетальдегид. Гликоль при нагревании с соляной кислотой превращался в хлоргидрин этилена С водой окись этилена давала наряду с гликолем еще и полиэтиленовые спирты[21]. Сложные этанол амины были синтезированы Вюрцем действием на окись этилена (этиленоксид) им же полученными жирными аминами. Так слились два важных цикла исследований Вюрца - аминный и гликолевый. Ниже производится схема не которых реакции из этого объединенного цикла.

Например воду, неорганические основания и спирты он рассматривал как различные формы гидратов. Много общего усматривал Вюрц между галогенопроизводными, эфирами, неорганическими и органическими солями; между окислами металлов и органическими окисями и простыми :эфирами и т. п. Впрочем, идеи унитарности были во многих случаях вскрыты предшественниками Вюрца. Последний же до конца жизни оставался приверженцем теории типов, считая, что наиболее ценные части унитарной системы вошли в состав теории атомности и химического строения.

Бутлеров считал, что классические работы Вюрца над многоатомными спиртами существенно обогатили систему и теорию органической химии.

Промышленное использование замечательных работ Вюрца, связанных с гликолем, окисью этилена и этаноламинами в основном начинается в XX в. после первой и особенно второй мировых войн. К этому времени этилен становится дешевым сырьем для многочисленных технических синтезов.

Этиленгликоль, как вязкая и дешевая жидкость, постепенно стал вытеснять из различных отраслей промышленности глицерин (получаемый раньше, а частично и теперь, из пищевых жиров)[22]. Водные растворы этилен гликоля используются как отличные антифризы (жидкости с низкой температурой замерзания) в холодильных установках и военой технике. Действие нитрующей смеси из гликоля синтезируют динитрат, неточно называемый нитрогликолем. Он хорошо замещает нитроглицерин в изготовлении динамитов и некоторых других взрывчатых веществ.

Из гликоля путем межмолекулярной дегидротации, которую разработал А. Е. Фаворский, получают и диоксан - превосходный растворитель почти универсального характера; в нем хорошо растворяются многие органические и неорганические вещества. Получение этиленгликоля в наше время превратилось в много тоннажное производство. Стремительно растет также производство окиси этилена. Его изящный промышленный метод получения (окисление этилена воздухом над серебряным катализатором ) разработал русский ученый П. В. Зимаков. Интересно отметить,. что Вюрц считал невозможным прямое окисление этилена в его окись. В наше время мировое производство окиси этилена исчисляется сотнями тысяч тонн. На его основе синтезируют многие полиэтиленовые спирты, этаноламины - превосходные органические щелочи промышленного назначения, производство которых также стремительно возрастает. Так из года в год многие соединения рассмотренного цикла работ Вюрца находят все большее и большее применение в промышленности. Это служит прекрасным доказательством немеркнущего значения исследований великого французского химика.

Так по аналогии с реакцией пропана С3Н5Вг3 он получил с помощью гидролиза глицерин. Тем самым Вюрц окончательно закрепил связь между одно- и многоатомными спиртами. Осторожным окислением -пропиленгликоля французский химик получил молочную кислоту С3Н6О3, которая была объектом изучения многочисленных химиков середины XIX в. Строением молочной кислоты занимались Кольбе, Кекуле, Добус, Соколов и другие. Вюрц вначале считая молочную кислоту двухосновной. Соколов же, опираясь на свое уче ние о различных функциях водорода в органических соединениях и на основании подробного изучения свойств оксипропионовых кислот, признал молочную кислоту одноосновной, но двухатомной. Постепенно взгляды Соколова на природу спиртокислот (оксикислот), кал бифункциональных соединений[23], получили признание европейских химиков, в том числе и Вюрца, который принял участие в выработке разграничения понятии основности и атомности в соединениях смешанной функции. Именно исследование молочной кислоты привело к открытию полимолочных соединений и полиэтиленовых спиртов.

Этой группе работ Вюрца дал высокую оценку Бутлеров в отчете о своей второй поездке за границу 1861 г. "Замечательные исследования Вюрца и Лауренцо, -писал Бутлеров,- над полигликолями и т. и. дали для составных тел примеры усложнения, напоминающие скучиванье, если можно так выразится, паев углерода и вместе уяснившие многое относительно состава минеральных веществ" [24]. Вюрц также считал, что гликолевый цикл его исследовании устанавливает новые связи между органической и минеральной химией.

Следующим циклом работ Вюрца можно считать исследования, посвященные высшим гомологам одноатомных спиртов, или, как он их называл, гидратам непредельных углеводородов. Исследования относятся к началу 60-х годов, но это не говорит о том, что раньше Вюрц не занимался спиртами. Например, он выделил бутиловый спирт из сивушного масла, образующегося при брожении картофельной патоки и свекловичного сахара. Им были также синтезированы эфиры бутилового спирта из галогенопроизводных действием серебряных солей кислот.

В 1862 г. Вюрц, отрабатывая амилен йодистым водородом, а затем влажной окисью серебра, получил плохо растворимую в воде жидкость с запахом сивушного масла. Ее назвали "гидратом амилена"; схема ее о6разования была следующей:

Реакция образования нового спирта напоминала ту, которую осуществил Бертло, присоединяя воду к этилену. Но вместе с тем эти реакции отличались друг от друга. У Бертло присоединение воды к этилену приводило к винному спирту, который под действием водоотнимающих средств превращался в исходный этилен. У Вюрца же "гидрат амилена", хотя по свойствам и являлся спиртом, по при отнятии воды превращался не в исходный амилен, а в изомерный ему углерод. Поэтому-то Вюрц и не решился признать "гидрат амилена" амиловым спиртом и даже назвал его по-другому. Вообще Вюрц различал спирты и "гидраты непредельных углеводородов", так как в рамках теоретических представлений того времени невозможно было внести полную ясность в вопрос о взаимных отношениях олефинов и продуктов их гидратации. Это стало возможным только с внедрением в органическую химию структурных представлений. Бутлеров предсказал всего восемь структурных изомеров спиртов С5Н11ОН; "гидрат амилена" оказался одним из них, в частности третичным амиловым спиртом. А различие природы исходного амилена и амилена, полученного при отнятии воды от "гидрата амилена", стало ясным лишь после исследовании А. М. Зайцева. Русский ученый установил, что при гидратации олефинов атом водорода присоединяется но двойной связи к более гидрированному углероду; при дегидратации же во водородный атом уходит от менее гидрированного углерода.

 Скачать реферат