История химии с древнейших времен до конца XX века. В 2 т. Т. 1

Чтобы вполне доказать справедливость системы структурных формул, было необходимо определить такую формулу для бензола C₆H₆, открытого еще в 1825 г. М. Фарадеем. К этому времени было известно много соединений: бензол, фенол, пикриновая кислота, гидрохинон, анилин, хинон и др., которые содержали шесть атомов углерода. Кекуле предложил объединить их общим названием ароматические соединения.

Установить строение ароматических соединений удалось далеко не сразу. Ученым казалось, что не существует такой структурной формулы бензола, которая бы соответствовала требованиям валентности и при этом объясняла большую реакционную устойчивость этого соединения. Решение этой задачи оказалось по силам только Ф.А. Кекуле. Подробности открытия этой формулы (1866) обросли множеством легенд. Одни авторы указывают, что озарение к Кекуле пришло после того, как во сне он увидел змею, кусающую себя за хвост. Другие приводят историю о том, что ученому грезились атомы, кружащиеся в танце; вдруг конец одной цепи соединился с ее началом, и образовалось вращающееся кольцо^{355}. И Кекуле решил, что бензол должен иметь циклическое строение:

^{Структурная формула бензола, предложенная Кекуле}

<Отсутствует стр. 369>

... теории химического строения А.М. Бутлеров начал проводить еще в 1860 г. в своих лекциях студентам Казанского университета.

16 сентября 1861 г. на очередном собрании Общества немецких естествоиспытателей и врачей в Шпейере он выступил со своим знаменитым докладом «О химическом строении вещества», который был опубликован сначала на немецком, а затем и на русском языках. Он не только раскрыл основные принципы созданной им новой теории, но и показал ее плодотворность, нарисовав перспективы развития понятия «химическое строение»^{356}.

В своем докладе А.М. Бутлеров подверг критике основное положение теории типов, согласно которому невозможно судить о положении атомов внутри молекул. Центральным местом в разработанной им теории являлось понятие валентности. А.М. Бутлеров писал: «…В настоящее время лишь атомность (т.е. валентность) составляет определенное и неизменное свойство элементов и может служить основанием общей теории и, в самом деле, основываясь на ней, возможно, кажется идти довольно далеко в наших научных соображениях…»^{357}.

А.М. Бутлерову принадлежит заслуга в определении фундаментальности понятия химического строения веществ: «…Я называю химическим строением распределение этой силы, вследствие которого химические атомы, посредственно или непосредственно влияя друг на друга, соединяются в химическую частицу»^{358}. На основе этого важнейшего понятия А.М. Бутлеров сформулировал и другие принципиальные положения своей теории, в том числе идею о взаимной связи и взаимовлияния атомов внутри молекулы. А.М. Бутлеров писал: «…Химическая натура сложной частицы определяется натурой элементарных составных частей, количеством их и химическим строением»^{359}.

Александр Михайлович Бутлеров (1828–1886) 

В своей теории А.М. Бутлеров указал пути и сформулировал основные правила установления химического строения молекул. Он подчеркнул, что единицей силы сродства атомов (единичной валентностью) в молекуле необходимо считать связь атомов водорода. В своей теории он указывал: «Минимальное количество этой силы принадлежит некоторым атомам, например, водороду. Отношение химической силы сродства водорода со сродством других элементов выражается всегда целым числом…»^{360}.

Одной из важнейших проблем, связанных с развитием теории химического строения, была проблема изомерии. А.М. Бутлеров это отчетливо понимал и вскоре после своего доклада перед немецкими естествоиспытателями провел серию экспериментов с целью объяснить причину этого явления. В работах, вышедших в 1863–1865 гг., А.М. Бутлеров рассмотрел несколько различных случаев изомерии. Классическая статья русского ученого «О различных объяснениях некоторых случаев изомерии», опубликованная в 1863 г., явилась важнейшим документом в истории учения о химическом строении. В простейших случаях объяснение изомерии с позиций теории о химическом строении не вызывало никаких трудностей. Например, этиловый спирт и диметиловый эфир описываются одной и той же эмпирической формулой: C₂H₆O. Однако химические свойства этих веществ существенно различаются между собой. В молекуле диэтилового эфира все шесть атомов водорода непосредственно связаны с атомами углерода, а в молекуле этилового спирта только пять атомов H соединяются с атомами C, а шестой атом H присоединен к атому кислорода.

^{Структурные формулы диметилового эфира (а) и этилового спирта (б)}