Развитие теоретических представлений органической химии в XIX веке до возникновения теории химического строения

Первые теоретические представления в органической химии были тесно связаны с так называемой электрохимической теорией Берцелиуса. Основываясь главным образом на факте электролиза неорганических соединений, Берцелиус пришел к мысли, что все химические вещества состоят из электроотрицательных и электроположительных атомов или групп атомов, удерживаемых в молекуле силами электростатического притяжения. Теория Берцелиуса как попытка объяснить характер сил, удерживающих атомы в молекуле, на определенном этапе была прогрессивной; она особенно способствовала развитию неорганической химии. Попытки же применения электрохимической теории к органической химии встречали серьезные затруднения. Более того, именно в органической химии в дальнейшем были обнаружены новые факты, которые привели к окончательному крушению этой теории. Однако первая теория органической химии— теория радикалов — не только не противоречила электрохимической теории, но, наоборот, была тесно связана с ней.

Теория радикалов

Основанием для создания теории радикалов послужили исследования соединений циана (Гей-Люссак, 1815). Этими исследованиями было впервые установлено, что при целом ряде химических превращений группа из нескольких атомов переходит, не изменяясь, из молекулы одного вещества в молекулу другого, подобно тому, как переходят из молекулы в молекулу атомы элементов. Таким образом, группа атомов, называемая радикалом, играет как бы роль одного атома, отличаясь от последнего только сложностью. Так, например, радикал циан CN в химических реакциях обнаруживает большое сходство сталоидами. В синильной кислоте HCN атом водорода соединен с радикалом цианом (цианистый водород) так же; как в соляной кислоте НCl он соединен с атомом хлора (хлористый водород). Целый ряд сходных солей HCN и НCl может быть получен реакциями обменного разложения: КCl и KCN; AgCl и AgCN; HgCl₂ и Hg(CN)₂.

Были найдены и другие реакции, в которых радикал «циан переходит из одного вещества в другое без изменения:

KCN + Cl₂ ------> КCl + (CN)Cl (хлористый циан)

KCN + Вr₂ ------> КВr + (CN) Вr (бромистый циан)

Эти реакции совершенно аналогичны соответствующим реакциям галоидных соединений, например:

KJ + Cl₂ ------> КCl + JCl (хлористый иод)

Наконец, подобно галоидам, циан может быть получен в свободном виде:

Hg(CN)₂ ------> Hg + (CN)₂

Сильное влияние на признание теории радикалов оказалиосуществленные позднее (1832) Либихом и Вёлером исследования «горькоминдального масла» — вещества состава С₇Н₆О, которое теперь называется бензойным альдегидом. При изучении реакций этого вещества они получили ряд соединений, неизменно содержавших в молекуле группу атомов С₇Н₅О, названную, ими радикалом «бензоилом»:

С₇Н₅О—Н — водородистый бензоил (бензойный альдегид)

С₇Н₅О—Cl — хлористый бензоил

С₇Н₅О—ОН — гидроокись (бензойная кислота)

С₇Н₅О — ONa — бензоат натрия и т. д.

Результаты этих исследований были восприняты как доказательство того, что органические вещества состоят из радикалов, точно так же, как неорганические — из атомов. Казалось, что природа органического вещества раскрыта — органическая химия является «химией сложных радикалов» и в ее развитии начинается новая эра. Предлагалось даже переименовать «бензоил» в «проин» (греч. — начало дня) или в «ортрин» (греч.— утренний рассвет). С этого времени начинаются усиленные поиски новых радикалов и изучение многочисленных реакций, которые ведут к получению различных соединений этих радикалов. Значение этих исследований состоит также в том, что на их основе была пересмотрена роль кислорода в химии. С конца XVIII века, после крушения теории флогистона, кислороду отводилось исключительное место в химии. Этот элемент характеризовали тем, что, соединяясь с металлами, он дает основания, а с неметаллами — кислоты; его рассматривали вообще как элемент, сообщающий некоторые отличительные свойства тем соединениям, в состав которых он входит. Представления об исключительной роли кислорода в неорганической химии были перенесены в область органической химии: так, например, считалось, что многие органические вещества следует рассматривать как окислы некоторых органических радикалов. В связи с этим открытие, что такой органический радикал, как бензоил, уже содержит кислород, превращало последний из главного вобыкновенный химический элемент, по крайней мере в органической химии. В сравнительно короткий срок были открыты соединения радикалов метила СН₃, этила С₂Н₅, ацетила С₂Н₃О и др. Для метила, например, были получены следующие соединения: CH₃Cl.

CH₃Br, CH₃J (хлористый, бромистый и йодистый метил), (СН₃)₂О (окись метила, или диметиловый эфир), СН₃ОН (гидроокись метила, или метиловый спирт), CH₃HSO₄ (кислый сернокислый метил, или метилсерная кислота) и др.