Развитие органической химии в россии кратко

Обновлено: 04.07.2024

Органическая химия - раздел химии, изучающий соединения углерода, их структуру, свойства, методы синтеза, а также законы их превращений. Органическими называют соединения углерода с другими элементами (в основном с H, N, O, S, P, Si, Ge и др.).

Содержание

Уникальная способность атомов углерода связываться друг с другом, образуя цепочки различной длины, циклические структуры разного размера, каркасные соединения, соединения со многими элементами, различные по составу и строению, обусловливает многообразие органических соединений. К настоящему времени число известных органических соединений на много превышает 10 млн. и увеличивается каждый год на 250-300 тыс. Окружающий нас мир построен в основном из органических соединений, к ним относятся: пища, одежда, топливо, красители, лекарства, моющие средства, материалы для самых различных отраслей техники и народного хозяйства. Органические соединения играют ключевую роль в существовании живых организмов.

На стыке органической химии с неорганической химией, биохимией и медициной возникли химия метало- и элементорганических соединений, биоорганическая и медицинская химия, химия высокомолекулярных соединений.

Основным методом органической химии является синтез. Органическая химия изучает не только соединения, полученные из растительных и животных источников (природные вещества), но в основном соединения, созданные искусственно с помощью лабораторного и промышленного синтеза.

↑История развития органической химии

Способы получения различных органических веществ были известны ещё с древности. Так, египтяне и римляне использовали красители растительного происхождения – индиго и ализарин. Многие народы владели секретами производства спиртных напитков и уксуса из сахар- и крахмалсодержащего сырья.

В середине 19 в. продолжается бурное развитие синтетической органической химии, создаются первые промышленные производства органических веществ (А. Гофман, У. Перкин-старший – синтетические красители, фуксин, цианиновые и азакрасители). Усовершенствование открытого Н.Н. Зининым (1842 г.) способа синтеза анилина послужило основой для создания анилинокрасочной промышленности. В лаборатории А. Байера были синтезированы природные красители – индиго, ализарин, индигоидные, ксантеновые и антрахиноновые.

Важным этапом в развитии теоретической органической химии стала разработка Ф.А. Кекуле теории валентности в 1857 г., а также классической теории химического строения А.М. Бутлеровым в 1861 г., согласно которой атомы в молекулах соединяются в соответствии с их валентностью, химические и физические свойства соединений определяются природой и числом входящих в них атомов, а также типом связей и взаимным влиянием непосредственно несвязанных атомов. В 1865 г. Ф. Кекуле предложил структурную формулу бензола, что стало одним из важнейших открытий в органической химии. В.В. Марковников и А.М. Зайцев сформулировали ряд правил, впервые связавших направление органических реакций со строением вступающих в них веществ. В 1875 г. Вант-Гофф и Ле Бель предложили тетраэдрическую модель атома углерода, по которой валентности углерода направлены к вершинам тетраэдра, в центре которого размещён атом углерода. На основе этой модели, в сочетании с экспериментальными исследованиями И. Вислиценуса (!873 г.), показавшего идентичность структурных формул (+)-молочной кислоты (из кислого молока) и (±)-молочной кислоты, возникла стереохимия – наука о трёхмерной ориентации атомов в молекулах, которая предсказывала в случае наличия 4 различных заместителей при атоме углерода (хиральные структуры) возможность существования пространственно-зеркальных изомеров (антиподов или энантиомеров).

В 1917 г. Льюис предложил рассматривать химическую связь с помощью электронных пар.

В 1931 г. Хюккель применил квантовую теорию для объяснения свойств небензоидных ароматических систем, чем основал новое направление в органической химии – квантовую химию. Это послужило толчком для дальнейшего интенсивного развития квантовохимических методов, в частности метода молекулярных орбиталей. Этап проникновения орбитальных представлений в органическую химию открыла теория резонанса Л. Полинга (1931-1933 г.г.) и далее работы К. Фукуи, Р. Вудворда и Р. Хофмана о роли граничных орбиталей в определении направления химических реакций.

В 20-30 г.г. А.Е. Арбузов создает основы химии фосфорорганических соединений, что впоследствии привело к открытию новых типов физиологически активных соединений, Комплексонов и др.

Современная органическая химия продолжает своё бурное развитие. В практику органического синтеза вводятся новые реагенты, принципиально новые синтетические методы и приемы, новые катализаторы, синтезируются неизвестные ранее органические структуры. Постоянно ведется поиск органических новых биологически активных соединений. Еще многие проблемы органической химии ждут своего решения, например, детальное установление взаимосвязи структура – свойства (в том числе, биологическая активность), установление строения и стереонаправленный синтез сложных природных соединений, разработка новых регио- и стереоселективных синтетических методов, поиск новых универсальных реагентов и катализаторов.

Интерес мирового сообщества к развитию органической химии ярко продемонстрирован вручением Нобелевской премии по химии 2010 г. Р. Хеку, А. Судзуки и Э. Нэгиси за работы по применению палладиевых катализаторов в органическом синтезе для формирования связей углерод - углерод.

↑Классификация органических соединений

В основе классификации лежит структура органических соединений. Основа описания структуры – структурная формула.

Основные классы органических соединений

Углеводороды – соединения, состоящие только из углерода и водорода. Они в свою очередь делятся на:

Насыщенные – содержат только одинарные (σ-связи) и не содержат кратные связи;

Ненасыщенные – имеют в своём составе хотя бы одну двойную (π-связь) и/или тройную связь;

С открытой цепью (алициклические);

С замкнутой цепью (циклические) – содержат цикл

К ним относятся алканы, алкены, алкины, диены, циклоалканы, арены

Соединения с гетероатомами в функциональных группах – соединения, в которых углеродный радикал R связан с функциональной группой. Такие соединения классифицируют по характеру функциональной группы:

Галогенсодержащие (содержат атом галогена)

Спирт, фенолы (содержат гидроксильную группу ОН)

Простые эфиры (содержат группировку R-O-R или R-O-R

Карбонильные соединения (сожержат группировку RR'C=O), к ним относятся альдегиды, кетоны, хиноны.

Соединения, содержащие карбоксильную группу (СООН или СООR), к ним относятся карбоновые кислоты, сложные эфиры

Серосодержащие соединения

Азотсодержащие соединения

Фосфорсодержащие соединения

Элемент- и металлорганические соединения

Гетероциклические соединения – содержат гетероатомы в составе цикла. Различаются по характеру цикла (насыщенный, ароматический), по числу атомов в цикле (трех-, четырёх-, пяти-, шестичленные циклы и т.д.), по природе гетероатома, по количеству гетероатомов в цикле. Это определяет огромное разнообразие известных и ежегодно синтезируемых соединений этого класса. Химия гетероциклов представляет собой одну из наиболее увлекательных и важных областей органической химии. Достаточно сказать, что более 60% лекарственных препаратов синтетического и природного происхождения относятся к различным классам гетероциклических соединений.

Природные соединения – соединения, как правило, достаточно сложного строения, зачастую принадлежащие сразу к нескольким классам органических соединений. Среди них можно выделить: аминокислоты, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, алкалоиды, терпены и др.

Полимеры – вещества с очень большой молекулярной массой, состоящие из периодически повторяющихся фрагментов – мономеров.

↑Строение органических соединений

Органические молекулы в основном образованы ковалентными неполярными связями С-С, или ковалентными полярными связями типа С-О, C-N, C-Hal. Полярность объясняется смещением электронной плотности в сторону более электроотрицательного атома. Для описания строения органических соединений химики используют язык структурных формул молекул, в которых связи между отдельными атомами обозначаются с помощью одного (простая, или одинарная связь), двух (двойная) или трёх (тройная) валентных штрихов. Понятие валентного штриха, которое не потеряло своего значения и по сей день, ввел в органическую химию А. Купер в 1858 г

Очень существенным для понимания строения органических соединений является понятие о гибридизации атомов углерода. Атом углерода в основном состоянии имеет электронную конфигурацию 1s 2 2s 2 2p 2 , на основе которой невозможно объяснить присущую углероду в его соединениях валентность 4 и существование 4 идентичных связей в алканах, направленных к вершинам тетраэдра. В рамках метода валентных связей это противоречие разрешается введением понятия о гибридизации. При возбуждении осуществляется s→p переход электрона и последующая, так называемая, sp-гибридизация, причем энергия гибридизованных орбиталей является промежуточной между энергиями s- и p-орбиталей. При образовании связей в алканах три р-электрона взаимодействуют с одним s-электроном (sp 3 -гибридизация) и возникают 4 одинаковые орбитали, расположенные под тетраэдрическими углами (109 о 28') друг к другу. Атомы углерода в алкенах находятся в sp 2 -гибридном состоянии: у каждого атома углерода имеют три одинаковые орбитали, лежащие в одной плоскости под углом 120 о друг к другу (sp 2 -орбитали), а четвертая (р-орбиталь) перпендикулярна этой плоскости. Перекрывание р-орбиталей двух атомов углерода образует двойную (π) связь. Атомы углерода, несущие тройную связь находятся в sp-гибридном состоянии.

↑Особенности органических реакций

В неорганических реакциях обычно участвуют ионы, такие реакции проходят быстро и до конца при комнатной температуре. В органических реакциях часто происходят разрывы ковалентных связей с образованием новых. Как правило, эти процессы требуют особых условий: определённой температуры, времени реакции, определенных растворителей, и часто наличия катализатора. Обычно протекает не одна, а сразу несколько реакций, Поэтому при изображении органических реакций используют не уравнения, а схемы без расчёта стехиометрии. Выходы целевых веществ в органических реакциях зачастую не превышают 50%, а выделение их из реакционной смеси и очистка требуют специфических методов и приёмов. Для очистки твердых веществ, как правило, используют перекристаллизацию из специально подобранных растворителей. Жидкие вещества очищают перегонкой при атмосферном давлении или в вакууме (в зависимости от температуры кипения). Для контролем за ходом реакций, разделения сложных реакционных смесей прибегают к различным видам хроматографии [тонкослойная хроматография (ТСХ), препаративная высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) и др.].

Реакции могут протекать очень сложно и в несколько стадий. В качестве промежуточных соединений могут возникать радикалы R·, карбкатионы R + , карбанионы R - , карбены :СХ₂, катион-радикалы, анион-радикалы и другие активные и нестабильные частицы, обычно живущие доли секунды. Подробное описание всех превращений, происходящих на молекулярном уровне во время реакции, называется механизмом реакции. По характеру разрыва и образования связей различают радикальные (гомолитические) и ионные (гетеролитические) процессы. По типам превращений различают цепные радикальные реакции, реакции нуклеофильного (алифатического и ароматического) замещения, реакции элиминирования, электрофильного присоединения, электрофильного замещения, конденсации, циклизации, процессы перегруппировок и др. Реакции классифицируют также по способам их инициирования (возбуждения), их кинетическому порядку ( мономолекулярные, бимолекулярные и др.).

↑Определение структуры органических соединений

За всё время существования органической химии как науки важнейшей задачей было определить структуру органических соединений. Это значит узнать, какие атомы входят в состав структуры, в каком порядке и каким образом эти атомы связаны между собой и как расположены в пространстве.

Существует несколько методов решения этих задач.

Элементный анализ заключается в том, что вещество разлагают на более простые молекулы, по количеству которых можно определить количество атомов, входящих в состав соединения. Этот метод не дает возможности установить порядок связей между атомами. Часто используется лишь для подтверждения предложенной структуры.
Инфракрасная спектроскопия (ИК спектроскопия) и спектроскопия комбинационного рассеяния (спектроскопия КР). Метод основан на том, что вещество взаимодействует с электромагнитным излучением (светом) инфракрасного диапазона (в ИК спектроскопии наблюдают поглощение, в КР спектроскопии – рассеяние излучения). Этот свет при поглощении возбуждает колебательные и вращательные уровни молекул. Опорными данными служат число, частота и интенсивность колебаний молекулы, связанных с изменением дипольного момента (ИК) или поляризуемости (КР). Метод позволяет установить наличие функциональных групп, а также часто используется для подтверждения идентичности вещества с некоторым уже известным веществом путём сравнения их спектров.
Масс-спектрометрия. Вещество при определённых условиях (электронный удар, химическая ионизация и др.) превращается в ионы без потери атомов (молекулярные ионы) и с потерей (осколочные, фрагментарные ионы). Метод позволяет определить молекулярную массу вещества, его изотопный состав, иногда наличие функциональных групп. Характер фрагментации позволяет сделать некоторые выводы об особенностях строения и воссоздать структуру исследуемого соединения.
Метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР) основан на взаимодействии ядер, обладающих собственным магнитным моментом (спином) и помещенных во внешнее постоянное магнитное поле (переориентация спина), с переменным электромагнитным излучением радиочастотного диапазона. ЯМР представляет собой один из самых главных и информативных методов определения химической структуры. Метод используют также для изучения пространственного строения и динамики молекул. В зависимости от ядер, взаимодействующих с излучением различают, например, метод протонного резонанса ПМР, ЯМР 1 Н), позволяющий определять положение атомов водорода в молекуле. Метод ЯМР 19 F позволяет определять наличие и положение атомов фтора. Метод ЯМР 31 Р дает информацию о наличии, валентном состоянии и положении атомов фосфора в молекуле. Метод ЯМР 13 С позволяет определять число и типы углеродных атомов, он используется для изучения углеродного скелета молекулы. В отличие от первых трёх в последнем методе используется неосновной изотоп элемента, поскольку ядро основного изотопа 12 С имеет нулевой спин и не может наблюдаться методом ЯМР.
Метод ультрафиолетовой спектроскопии (УФ спектроскопия) или спектроскопия электронных переходов. Метод основан на поглощении электромагнитного излучения ультрафиолетовой и видимой области спектра при переходе электронов в молекуле с верхних заполненных энергетических уровней на вакантные (возбуждение молекулы). Чаще всего используется для определения наличия и характеристики сопряженных π-систем.
Методы аналитической химиипозволяют определять наличие некоторых функциональных групп по специфическим химическим (качественным) реакциям, факт протекания которых можно фиксировать визуально (например, появление или изменение окраски) или с помощью других методов. Помимо химических методов анализа в органической химии все большее применение находят инструментальные аналитические методы, такие как хроматография (тонкослойная, газовая, жидкостная). Почетное место среди них занимает хроматомасс-спектромерия, позволяющая не только оценить степень чистоты полученных соединений, но и получить масс-спектральную информацию о компонентах сложных смесей.
Методы исследования стереохимии органических соединений. С начала 80 г.г. стала очевидной целесообразность разработки нового направления в фармакологии и фармации, связанного с созданием энантиомерно чистых лекарственных средств с оптимальным соотношением терапевтической эффективности и безопасности. В настоящее время примерно 15% всех синтезируемых фармпрепаратов представлены чистыми энантиомерами. Отражением данной тенденции стало появление в научной литературе последних лет термина chiralswitch, что в русском переводе означает ”переключение на хиральные молекулы”. В связи с этим особое значение в органической химии приобретают методы установления абсолютной конфигурации хиральных органических молекул и определения их оптической чистоты. Основным методом определения абсолютной конфигурации следует считать рентгеноструктурный анализ (РСА), а оптической чистоты – хроматографию на колонках с неподвижной хиральной фазой и метод ЯМР с использованием специальных дополнительных хиральных реагентов.

↑Связь органической химии с химической промышленностью

Основной метод органической химии – синтез – тесно связывает органическую химию с химической промышленностью. На основе методов и разработок синтетической органической химии возник малотоннажный (тонкий) органический синтез, включающий производство лекарств, витаминов, ферментов, феромонов, жидких кристаллов, органических полупроводников, солнечных батарей и др. Развитие крупнотоннажного (основного) органического синтеза также базируется на достижениях органической химии. К основному органическому синтезу относится производство искусственных волокон, пластмасс, переработка нефти, газа и каменноугольного сырья.

Содержание

ПРЕДИСЛОВИЕ

Есть еще одна причина, почему эта книга так важна: в ней русскими химиками рассказана история органической химии в их собственной стране, а также описана история сотрудничества российских университетов и то, как это сотрудничество повлияло на химическое сообщество XXI века в Российской Федерации.

Хотя тот факт, что история органической химии многим обязана российским первопроходцам, становится все более очевидным, прогресс в этой области остается медленным и остается огромным объем материала, который еще не доведен до сведения как химиков, так и историков. Данная книга представляет собой ключевой шаг в этом направлении.

Введение

Ни один из 96 авторов данного обзора не является профессиональным историком науки, поэтому неудивительно, что основная часть имеющегося в ней фактического материала в той или иной степени известна по биографиям выдающихся химиков-органиков и публикациям отдельных организаций, институтов и кафедр. Однако единой картины, охватывающей основные учебно-научные центры нашей страны, в которых занимались преподаванием и исследованиями в области органической химии, насколько нам известно, до сих пор нет, и это оправдывает появление данной книги, хотя она не претендует на исчерпывающее освещение всей информации. Каждый раздел данного обзора был написан авторами, представляющими тот или иной университет России.

Описание истории любого предмета всегда ставит перед выбором, что важнее – факты, события или же личности, в них вовлечённые? Очевидно, что это во многом определяется их масштабами - и фактов, и личностей, поэтому стиль изложения может сильно меняться по мере его развития. Работая над книгой, мы хотели проследить внутренние генетические связи и взаимное влияние, которое кафедры и выдающиеся ученые-органики Российских университетов оказывали на развитие друг друга на протяжении всей их истории.

Есть еще один важный аспект, который следует учитывать при анализе исторического развития органической химии в России. После блестящего начала, которым мы обязаны великим предшественникам, в России происходили войны и революции, каждый раз уносившие миллионы жизней и погружавшие страну в голод и разруху. Идеологические препоны и репрессии также внесли свой заметный вклад в изоляцию нашей науки от мировой. Вспомним “железный занавес” и разгром теории резонанса в СССР. Поэтому можно только поражаться тому, как в эти трудные времена наша наука и, в том числе, органическая химия продолжали развиваться. Все это наша история, и мы постарались выступать в роли судей при имевшихся конфликтах. Однако нужно помнить, что колесо истории жестоко проехало по судьбам таких великих химиков как Ипатьев, Чичибабин, Баландин, Разуваев и многих других. Тем не менее, были сохранены лучшие традиции российской органической химии и в ряде направлений были достижения действительно мирового уровня.

За относительно короткое время своего существования в качестве самостоятельной научной дисциплины органическая химия прошла несколько периодов. Хотя выделение отдельных этапов в истории науки всегда весьма условно, как правило, начало каждого нового периода связывают с моментами принципиальных изменений в понятийном аппарате науки, с изменением или сменой парадигмы. Это почти всегда сопровождается перестройкой структуры науки, изменением приоритетов научных исследований, возникновением новых областей применения получаемых научных знаний. Думается, что можно выделить следующие этапы в развитии органической химии.

Аналитический период и накопление знаний (конец XVIII века - 60-ые годы XIX века). В этот период большинство химиков занимались самыми разными химическими и физическими проблемами. По существу, все научное сообщество естествоиспытателей было еще единым. Поэтому трудно говорить о междисциплинарных связях органической химии в аналитический период ее развития.

Период становления и развития классической структурной теории (1860-е – 1900-е гг). Методический арсенал органической химии в период становления и развития структурной теории существенно расширился и улучшился. Были усовершенствованы методы выделения, очистки и идентификации веществ, а также методы количественного анализа. В соответствии с главной идеей Бутлерова, основными методами определения строения стали методы последовательной деградации сложных молекул до более простых и методы “встречного” синтеза.

Органический синтез стал основным направлением исследований. Были разработаны основные методы построения углеродных скелетов, введения и трансформации функциональных групп, описаны и проанализированы закономерности протекания химических реакций. В этот период в лабораториях были получены тысячи веществ, относящихся ко всем классам моно- и полифункциональных соединений. Из природных источников были выделены и охарактеризованы основные типы сложных биомолекул.

Именно в этот период наметились заметные изменения в структуре органической химии. Началось формирование в ней крупных самостоятельных областей, таких как химия нефти, химия углеводов, химия гетероциклических соединений, химия красителей и другие. Полученные химиками-органиками в это период знания послужили основой создания большого числа химических технологий и быстро развивающейся химической промышленности.

В период физической органической химии произошла дальнейшая специализация и разделение органической химии на самостоятельные области, вплоть до их выделения. Отпочковалась химия высокомолекулярных соединений. На границе с биологией бурно развивались и затем выделились биоорганическая химия, биохимия и молекулярная биология. На границе с неорганической химией возникла и выделилась химия элементоорганических соединений.

Произошла полная химизация сельского хозяйства, пищевой промышленности, производства синтетических моющих средств, пластиков и полимерных материалов, энергетического комплекса. Промышленность тяжелого и тонкого органического синтеза стала важнейшей отраслью экономики развитых стран.

Современный период (с середины 70-ых годов XX века). К середине 70-ых годов XX века методический арсенал и теоретическая база органической химии достигли той степени развития, при которой эффективное решение задач на молекулярном уровне любой мыслимой степени сложности зачастую стало чисто технической проблемой. Появился ряд новых методов для химических исследований. Разрешающая способность и чувствительность всех спектральных методов улучшились на порядок и более. Появилась возможность изучения с помощью физических методов механизмов протекания химических реакций, в том числе непосредственного наблюдения короткоживущих высокореакционных интермедиатов. Была разработана новая конвергентная стратегия планирования сложных органических синтезов, основанная на ретросинтетическом анализе, который часто выполняется с помощью компьютеров. Использование хиральных лигандов и комплексов переходных металлов открыло возможность осуществления каталитических энантиоселективных синтезов с получением чистых оптических изомеров. Разработаны многие “каскадные”, или “домино”- реакции, при которых в одну стадию осуществляется построение сложных полициклических и каркасных структур при строгом стереохимическом контроле. Установление последовательности мономерных звеньев в сложных биополимерах (белки, нуклеиновые кислоты) и синтез этих биомакромолекул стали полностью автоматизированными.

Органический синтез стал более ориентированным на решение практических задач. При этом часто химик-синтетик первоначально определяет с помощью теоретического расчета или с использованием эмпирических закономерностей, связывающих структуру и свойства, какое именно вещество должно обладать нужным комплексом свойств, и лишь затем приступает к его синтезу. Широкое распространение получили вычислительные методы квантовой химии. Новые исследовательские возможности открыли для химиков-органиков перспективы перехода от изучения отдельных молекул к исследованию сложно организованных супрамолекулярных структур.

Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору

1. Предмет органической химии. Органические вещества.

2. Краткая история.

3. Строение атома углерода. Гибридизация.

4. Теория строения органических веществ А. М. Бутлерова.

5. Классификация органических веществ.

6. Значение органической химии

Предмет органической химии. Органические вещества.

Органическая химия изучает соединения, основу которых составляют атомы углерода, связанные между собой и многими элементами периодической системы простыми и кратными связями, способные образовывать линейные и разветвленные цепи, циклы, полициклы и др.

Критерием деления соединений на органические и неорганические служит их элементный состав.

К органическим соединениям относятся химические вещества, содержащие в своем составе углерод, например:

за исключением простейших (оксидов углерода, угольной кислоты и ее солей, карбидов)

Органические соединения отличаются от неорганических рядом характерных особенностей:

почти все органические вещества горят или легко разрушаются при нагревании с окислителями, выделяя СО₂ (по этому признаку можно установить принадлежность исследуемого вещества к органическим соединениям);
в молекулах органических соединений углерод может быть соединен почти с любым элементом Периодической системы;
органические молекулы могут содержать последовательность атомов углерода, соединенных в цепи (открытые или замкнутые);
молекулы большинства органических соединений не диссоциирует на достаточно устойчивые ионы;
реакции органических соединений протекают значительно медленнее и в большинстве случаев не доходят до конца;
среди органических соединений широко распространено явление изомерии;
органические вещества имеют более низкие температуры фазовых переходов (т.кип., т.пл.).

Многочисленность и разнообразие органических соединений требует особого внимания к их классификации. В основу этой классификации положены два главных структурных признака молекул:

строение углеродной цепи,
наличие и природа функциональной группы.

Углеродная цепь (углеродный скелет молекулы) - последовательность химически связанных между собой атомов углерода.

Функциональная группа - атом или группа атомов, определяющая химические свойства соединения и его принадлежность к конкретному классу.

Краткая история развития органической химии.

Впервые понятия об органических веществах и об органической химии ввёл шведский учёный Берцелиус. В своём учебнике химии Берцелиус (1827) высказывает убеждение, что ". в живой природе элементы повинуются иным законам, чем в безжизненной" и что органические вещества не могут образовываться под влиянием обычных физических и химических сил, но требуют для своего образования особой "жизненной силы". Органическую химию он и определил, как химию растительных и животных веществ. Последующее развитие органической химии доказало ошибочность этих взглядов. В 1928 году Вёллер показал, что неорганическое вещество-циановокислый аммоний-при нагревании превращается в продукт жизнедеятельности животного организма-мочевину.

В 1845 г. Кольбе синтезировал органическое вещество-уксусную кислоту, в качествеисходных веществ он использовал древесный уголь, серу, хлор и воду. За сравнительно короткий период были синтезированы и другие органические кислоты, которые раньше выделялись только из растений.
В 1854 г. Бертло удалось синтезировать вещества, относящиеся к классу спиртов.

В 1861 г. А.М.Бутлеров действуя известковой водой на параформальдегид впервые осуществил синтез метиленитана, которое относится к сахарам, которые играют важную роль в процессах жизнедеятельности организмов. Развитиие органической химии требовали разрешения вопроса, являются ли молекулы беспорядочным нагромождением атомов, удерживаемых силами притяжения, или же они представляют собой частицы с определённым строением, которое можно установить, исследуя свойства вещества. В органической химии к тому моменту накопились факты и обобщения, которые могли служить основойсдля решения вопроса о строении молекул. Решающую роль сыграло открытие валентности элементов. Её открытие непосредственно подводило к мысли, что молекулы имеют определённое строение. Оставался открытым вопрос: как определять строение молекулы. Этот вопрос не мог быть решён без подлинно научной теории органической химии, которая и была создана А.М.Бутлеровым в 1861 году. Он писал: "Исходя из мысли, что каждый химический атом, входящий в состав тела, принимает участие в образовании этого последнего и действует здесь определённым количеством принадлежащей ему химической силы, я называю химическим строением распределение действия данной сил, вследствие которого химические атомы, посредственно влияя друг на друга, соединяются в химическую частицу."

Тема: «Органическая химия - химия соединений углерода.

План:

1. Предмет органической химии. Органические вещества.

2. Краткая история.

3. Строение атома углерода. Гибридизация.

4. Теория строения органических веществ А. М. Бутлерова.

5. Классификация органических веществ.

6. Значение органической химии

Предмет органической химии. Органические вещества.

Критерием деления соединений на органические и неорганические служит их элементный состав.

К органическим соединениям относятся химические вещества, содержащие в своем составе углерод, например:

за исключением простейших (оксидов углерода, угольной кислоты и ее солей, карбидов)

Органические соединения отличаются от неорганических рядом характерных особенностей:

почти все органические вещества горят или легко разрушаются при нагревании с окислителями, выделяя СО₂ (по этому признаку можно установить принадлежность исследуемого вещества к органическим соединениям);
в молекулах органических соединений углерод может быть соединен почти с любым элементом Периодической системы;
органические молекулы могут содержать последовательность атомов углерода, соединенных в цепи (открытые или замкнутые);
молекулы большинства органических соединений не диссоциирует на достаточно устойчивые ионы;
реакции органических соединений протекают значительно медленнее и в большинстве случаев не доходят до конца;
среди органических соединений широко распространено явление изомерии;
органические вещества имеют более низкие температуры фазовых переходов (т.кип., т.пл.).

строение углеродной цепи,
наличие и природа функциональной группы.

Краткая история развития органической химии.

В статье представлен краткий обзор сведений о развитии Российской органической химии, о создании на базе Казанского университета первой научной школы химиков-органиков. Так же в статье представлены фамилии выдающихся химиков-органиков России и краткое описание их научных достижений.

Ключевые слова: Органическая химия, Казанский университет, развитие отечественой химии

The article presents a brief overview of the development of the Russian organic chemistry, on the creation on the basis of Kazan University, the first scientific school of organic chemists. The article presents the names of the prominent organic chemists of Russia and a brief description of their scientific achievements.

Keywords: Organic chemistry, Kazan University, the development of the domestic chemistry

В перечне имен виднейших отечественных исследователей середины и конца XIX в. заметное большинство составляют химики-органики.

В первой половине XIX в. органическая химия получила наибольшее развитие во Франции и Германии. Её успехи во многом связаны с именами немцев Ф. Вёлера, Ю. Либиха, Р. Бунзена и французов А. Дюма и Ш. Вюрца. Именно в их лабораториях стажировались молодые русские исследователи, которые стали основоположниками развития органической химии в нашей стране. Отметим, что научные командировки отечественных химиков за границу с 1830-х гг. начинают принимать массовый характер. Накопленные опыт и навыки впоследствии оказались чрезвычайно полезными.

Органическая химия в России получила своё развитие с открытия химической лаборатории в Казанском университете в 1837 г. Ее первым заведующим стал К.К. Клаус, окончивший Дерптский университет.

В химической лаборатории Казанского университета в середине 19 века возникла научная школа, давшая миру целую плеяду замечательных ученых, труды которых составляют золотой фонд мировой химической науки. К.К.Клаус, Н.Н.Зинин, А.М.Бутлеров, В.В.Марковников, А.М.Зайцев, Ф.М.Флавицкий, А.Е.Арбузов, Б.А.Арбузов - вот перечень выдающихся имен, составляющих "основную линию" школы. [2]

Начало Казанской химической школе положили труды двух замечательных ученых: К.К.Клауса и Н.Н.Зинина. К.К.Клаусу, профессору Казанского государственного университета принадлежит слава открытия в 1844 г. элемента рутения. "Я новый элемент в честь отечества моего называю рутением" (по латыни: российским), - писал К.К.Клаус.

Н.Н.Зинин, а позднее и А.М.Бутлеров, будучи избранными академиками Петербургской Академии наук, в соответствии с традициями того времени перенесли свои исследования из Казани в Санкт-Петербург. Возникла "Петербургская ветвь" Казанской химической школы.

В.В.Марковников, покинув Казанский университет, продолжил исследования в Новороссийском (ныне Одесском), а затем в Московском университете. Образовалась "ветвь Московская". Ученики А.М.Бутлерова, а позднее ученики А.М.Зайцева возглавили кафедры и в других российских университетах: А.Н.Попов, Е.Е.Вагнер - в Варшаве, С.Н.Реформатский - в Киеве, А.А.Альбицкий - в Харькове.[3]

А.М.Зайцев более, чем кто-либо из учеников А.М.Бутлерова своими классическими работами способствовал укреплению еще молодой теории химического строения. А.М.Зайцев (1841-1910) воспитал плеяду химиков-органиков. Среди них замечательные ученые: С.Н.Реформатский, А.Н.Реформатский, Е.Е.Вагнер, А.А.Альбицкий, И.И.Канонников, А.Е.Арбузов и др. А.М. Зайцеву принадлежат фундаментальные работы в области органического синтеза. Среди них в первую очередь следует отметить разработанные им в 1870-1875 гг. методы получения спиртов различных классов через цинкорганические соединения. Подобные методы вскоре оказались универсальными для многих направлений органического синтеза. [1]

Огромную роль в развитии отечественной органической химии сыграл А.Е.Арбузов (1877-1968). Он создал новую химическую ветвь химии фосфороорганических соединений, составившей фундамент химии элементоорганических соединений. Открытая А.Е.Арбузовым реакция, носящая его имя, стала по образному выражению президента Академии наук СССР А.Н.Несмеянова "столбовой дорогой" синтеза форфоро-органических соединений, многие из которых получили практическое применение. [3]

В Казани возникла всемирно известная "арбузовская" школа химиков-фосфорооргаников. Непосредственные ученики А.Е.Арбузова: Б.А.Арбузов, А.И.Разумов, В.С.Абрамов, Г.Х.Камай - первые наиболее замечательные ее представители. Школа дала ответвления. Г.Х.Камай развил химию мышьякорганических соединений, А.Н.Пудовик - фосфороорганических соединений.

3. Химическая школа Казанского Федерального университета [Электронный ресурс].

Читайте также: