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WICHTIGSTEN WISSENSCHAFTLICHEN ENTDECKUNGEN
organische Synthese. Geschichte und Wesen der wissenschaftlichen Entdeckung
Verzeichnis / Die wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckungen 1834 stellte T. Pelouse Cyanidalkyle durch Einwirkung von Kaliumcyanid auf Alkylsulfatsalze her. Im selben Jahr gelang J. B. Dumas der Nachweis, dass sich aus Chloroform unter Einwirkung von Kalilauge Ameisensäure bildet. So entdeckte Dumas ein allgemeines Verfahren zur Gewinnung von Säuren durch Hydrolyse von Halogenderivaten. 1842 schlug L. Melzens ein Verfahren zur Reduktion von Halogenderivaten mit Alkalimetallamalgam vor. Fünf Jahre später, Zh.B. Dumas, F. Malaguti, F. Leblanc, E. Frankland und G. Kolbe schlugen 1848 ein allgemeines Verfahren zur Gewinnung von Säuren aus Verbindungen mit niedrigerem Kohlenstoffgehalt durch Nitrile vor. Gleichzeitig nutzte E. Mitcherlich als erster Chemiker ein Gemisch aus konzentrierter Salpeter- und Schwefelsäure, um aus Benzol Nitrobenzol zu gewinnen. J. Liebig und F. Wöhler beobachteten 1832 die Umwandlung von Benzaldehyd in Benzoesäure in Gegenwart von Alkali, und 1853 stellte S. Cannizzaro fest, dass dabei der entsprechende Alkohol gebildet wird. Erwähnenswert ist die Entdeckung des Phänomens der katalytischen Oxidation von Alkoholen und Kohlenhydraten zu Säuren in Gegenwart von Platinschwarz. Diese und andere Beispiele zeugen von den Errungenschaften auf dem Gebiet der Herstellung und Umwandlung organischer Verbindungen. Mit zunehmender Zuversicht konnte von der Möglichkeit der organischen Synthese gesprochen werden. „Im Jahr 1854 wies G. Kolbe darauf hin“, schreibt E. P. Nikulina, „dass nach der Synthese von Harnstoff die natürliche Grenze zwischen organischen und anorganischen Verbindungen fiel und die vorherige Klassifizierung von Substanzen in organische und anorganische Substanzen auf der Grundlage der Unmöglichkeit künstlich hergestellt wurde Ersteres zu erhalten, verlor seine Grundlage ". Mit dem Namen Berthelot ist eine neue Etappe in der Entwicklung der organischen Synthese verbunden. "Das Studium von Berthelots Arbeiten auf dem Gebiet der organischen Synthese hat gezeigt", fährt Nikulina fort, "dass er eine bedeutende Rolle in der Entwicklung dieses Bereichs der organischen Chemie spielt. Vor Berthelots Arbeiten existierte die Synthese nicht als eigenständiger Zweig der Organische Chemie Verschiedene Methoden wurden von verschiedenen Chemikern entwickelt, aber diese Errungenschaften wurden nicht in einem einzigen System verknüpft. Berthelot selbst schätzte die Aktivitäten seiner Vorgänger wie folgt ein: „Vor den in meinem Buch Organic Chemistry Based on Synthesis (1860) beschriebenen Arbeiten war keine einzige systematische Studie in dieser Richtung durchgeführt worden, nur zwei Beispiele für die vollständige Synthese natürlicher Stoffe aus Elementen gegeben werden können. : Die Synthese des Wöhlerschen Harnstoffs und die Synthese der Kolbeschen Essigsäure. Diese Synthesen sind äußerst interessant, blieben aber aufgrund der Natur dieser Stoffe isoliert und folgenlos. Tatsächlich gehört Harnstoff zu den Cyan-Reihe, eine Reihe, die fast gleichermaßen zur anorganischen und organischen Chemie gehört und die keine Eigenschaften mit anderen Reihen gemeinsam hat, darunter weder Alkohole noch Kohlenwasserstoffe Säure blieb „ein isolierter Körper in der Reihe organischer Verbindungen“ (J. B. Dumas). Auch die Wissenschaftsgeschichte bestätigt, dass diese beiden Synthesen haben keine allgemeine Methode begründet und nicht einmal zu irgendeiner anderen Teilsynthese von Naturstoffen geführt. In Bezug auf Teilsynthesen stellte Berthelot fest, dass einzelne erfolgreiche Synthesen, die vor ihm durchgeführt wurden, nicht zu einem Bewusstsein für die Bedeutung des Problems der Synthese als Ganzes führten. Marcelin Berthelot (1827–1907) wurde in Paris in einer armen Ärztefamilie geboren und wuchs dort auf. Am Lyzeum war er einer der besten Schüler. Der nächste Schritt seiner Ausbildung ist das College de France, wo er Vorlesungen von Claude Bernard, Antoine Jerome Balard, Michel Eugene Chevrel und anderen prominenten Wissenschaftlern hört. Im Herbst 1848 bestand Berthelot erfolgreich die Prüfung zum Bachelor und trat in die Universität ein. Nach langem Zögern begann Berthelot auf Anraten seiner Eltern ein Medizinstudium. Der Unterricht befriedigte ihn jedoch nicht, er verspürte das Bedürfnis nach breiterem Wissen. Am Ende des ersten Studienjahres wird er Lizentiat in Physik. Zur gleichen Zeit begann Marselin, Chemie als eine der Hauptdisziplinen in der allgemeinen Ärzteausbildung zu studieren. Schließlich entschied er sich, ein chemisches Labor zu finden, in dem er Erfahrungen als Experimentator sammeln konnte. Das neue chemische Privatlabor von Jules Peluso wurde zu einem solchen Labor. Berthelot begann begeistert mit der Forschungsarbeit. Nach einer Weile wird er Pelusos Assistent. Berthelot begann seine ersten Studien, die, da er sich hauptsächlich mit Physik beschäftigte, eher physikalischer Natur waren als das Gebiet der Chemie. Ihn reizten die mit der Verflüssigung von Gasen verbundenen Phänomene. Die Ergebnisse seiner Forschung veröffentlichte der junge Wissenschaftler 1850. Im Laufe von sechs Jahrzehnten verfasste Berthelot etwa 2800 wissenschaftliche Arbeiten, die fast alle Bereiche des menschlichen Wissens abdecken. Die meisten dieser Materialien waren Arbeiten zur Chemie, außerdem schrieb er Arbeiten zur Biologie, Agrarchemie, Geschichte, Archäologie, Linguistik, Philosophie, Pädagogik usw. Berthelot glaubte von Anfang an fest an die Möglichkeit der Synthese organischer Substanzen ohne Beteiligung lebender Zellen. Neben der wissenschaftlichen Arbeit im Labor besuchte Berthelot regelmäßig Vorlesungen am College de France, wo man sich über die neuesten Errungenschaften der Wissenschaft informieren konnte.Professor Antoine Balard machte ihn auf die Fähigkeiten des jungen Berthelot aufmerksam und lud ihn zur Mitarbeit im Labor ein des College de France. Der erste Erfolg war die Produktion von Kampfer, aber der eigentliche Erfolg kam dem Wissenschaftler im Jahr 1853. Berthelot gelang es, Fett zu synthetisieren. Berthelots Artikel erregte in der wissenschaftlichen Welt eine echte Sensation. Die Pariser Akademie der Wissenschaften lobte diese Leistung. Berthelot wurde der Grad eines Doktors der Physikalischen Wissenschaften verliehen. Berthelot stellt sich einer schwierigeren Aufgabe – aus Äthylen und Wasser Äthylalkohol zu gewinnen. Dazu beschließt er, Ethylen durch eine wässrige Lösung einer Säure oder Base zu leiten. Hier ist, was K.R. darüber schreibt. Manolov: "Die ersten Experimente lieferten nicht die gewünschten Ergebnisse. Ethylen ging durch die Lösung, ohne merkliche Veränderungen zu verursachen. Eertlo änderte die Synthesebedingungen auf jede erdenkliche Weise. Als er ein Experiment mit konzentrierter Schwefelsäure durchführte, bemerkte er das bei einer Temperatur von Bei ca. 70 Grad Celsius begann eine intensive Absorption von Ethylen. Nach der Reaktion verdünnte der Wissenschaftler das Reaktionsgemisch mit Wasser und destillierte es. Äthylalkohol! Das Destillat war Äthylalkohol. Berthelot war wirklich glücklich. Er wählte den richtigen Weg. Organische Substanzen unterscheiden sich im Prinzip nicht von anorganischen und können auf die gleiche Weise gewonnen werden.Es ist notwendig, dass die Wissenschaftler überzeugt waren, dass es keine "Lebenskraft" gibt, dass ein Mensch den Ablauf chemischer Reaktionen nach Belieben lenken kann.Aber das war immer noch der Fall Um zu beweisen, brauchte es Fakten ... Und Berthelot arbeitete weiter ... " In den sechziger Jahren des XNUMX. Jahrhunderts erzielt Berthelot wirklich fantastische Ergebnisse auf dem Gebiet der organischen Synthese. Scheitern machte ihm nichts aus. Die Wechselwirkungsreaktion von Wasserstoff mit Kohlenstoff konnte nicht einmal in Deville-Öfen durchgeführt werden. Dann greift Berthelot zur Elektrizität. „Elektrische Funken lösten das Problem nicht“, bemerkt Manolov, „aber der Lichtbogen zwischen zwei Kohlenstoffelektroden in einem Gefäß mit Wasserstoff erwies sich als effektiv: Das Gas, das das Gefäß verließ, enthielt Acetylen.“ Ermutigt begann Berthelot eine neue Reihe von Synthesen Durch Hinzufügen von Wasserstoff zu Acetylen erhielt er Ethylen und dann Ethan. „Das Verhältnis von Kohlenstoff und Wasserstoff im Acetylen ist das gleiche wie im Benzol“, dachte Berthelot, und dieser Gedanke veranlasste den jungen Wissenschaftler, sich mit der Synthese von Benzol zu befassen: „Damit wird die Lücke zwischen Fett- und Aromatenverbindungen geschlossen.“ Für die Synthese beschloss Berthelot, wieder auf hohe Temperaturen zurückzugreifen und das Experiment zu wiederholen, wie er es getan hatte, um Kohlenmonoxid zu erhalten. Eine Glasretorte wurde mit Acetylen gefüllt, verschlossen und allmählich erhitzt. Erst bei einer Temperatur von 550–600 Grad Celsius begann Acetylen zu polymerisieren. Beim Abkühlen der Retorte sammelte sich am Boden eine kleine Menge einer gelblichen Flüssigkeit. Jetzt brauchte es nur noch Geduld und Ausdauer, um das Experiment Dutzende Male durchzuführen und genügend Flüssigkeit für die Analyse zu sammeln. Berthelot fand in der resultierenden Flüssigkeit Benzol, Toluol und andere aromatische Verbindungen. Parallel führte er eine weitere Synthese durch, die ebenfalls bestätigte, dass aus fetten Kohlenwasserstoffen aromatische Verbindungen gewonnen werden können. Berthelot setzte Methan in speziellen Glasgefäßen einer längeren Erhitzung aus. Er erhöhte die Temperatur so stark, dass das Glas zu erweichen begann. Nach dem Abkühlen bildete sich in den Gefäßen eine weiße kristalline Substanz. Sobald der Wissenschaftler das Gefäß öffnete, erfüllte das Labor den charakteristischen Geruch von Naphthalin. Weitere Untersuchungen bestätigten, dass es sich bei der resultierenden Substanz tatsächlich um Naphthalin handelt. Eine neue Reihe von Synthesen und Analysen begann. Ideen wurden geboren und fast jeden Tag wurde eine neue Synthese durchgeführt. Es schien, als wären die Möglichkeiten endlos, Berthelot konnte alles zusammenfassen, es genügte, nur die Aufgabe richtig zu stellen ... ... Berthelot erzielte große Erfolge bei der Untersuchung von Kohlenwasserstoffen, Kohlenhydraten und alkoholischer Gärung; er schlug eine universelle Methode zur Reduktion organischer Verbindungen mit Jodwasserstoff vor und vieles mehr. Für herausragende Leistungen in der organischen Chemie erhielt Berthelot 1867 zum zweiten Mal den Jacqueur-Preis. Vor sieben Jahren wurde ihm der erste Preis für seine Verdienste auf dem Gebiet der organischen Synthese verliehen.“ Die wichtigsten synthetischen Werke Berthelots lassen sich in drei Gruppen einteilen. Die erste ist die Synthese natürlicher Verbindungen – Fette, Senföl. Die zweite Gruppe sind Elementarsynthesen einfachster organischer Substanzen. Der dritte Bereich sind pyrogene Synthesen von Kohlenwasserstoffen. Darüber hinaus gelang es Berthelot, Methoden zur Hydrierung organischer Verbindungen verschiedener Klassen mit Jodwasserstoff zu entwickeln. Er untersuchte auch die Eigenschaften und erhielt verschiedene Derivate vieler organischer Verbindungen. Darüber hinaus untersuchte Berthelot die Prozesse ihrer Oxidation und Reduktion. In den Jahren 1860-1864 beschloss Berthelot, seine eigenen zahlreichen Synthesestudien sowie die Arbeiten anderer Chemiker in den Büchern Organic Chemistry Based on Synthesis und Lectures on General Synthetic Methods in Organic Chemistry zusammenzufassen. E.P. Nikulina beschreibt seine kreative Suche wie folgt: „M. Berthelot betrachtete die Gewinnung komplexerer Substanzen durch die Kombination zweier einfacherer Substanzen oder die Teilsynthese als den ersten Schritt zur vollständigen Synthese. Die Umsetzung einer solchen Synthese ist seitdem die nächste Konsequenz einer analytischen Studie.“ Die Analyse eines natürlichen Stoffes zeigt oft die Möglichkeit seiner Zerlegung in zwei einfachere Teile, die zusammen den ursprünglichen Stoff ergeben ... M. Berthelot glaubte, dass Analyse und Synthese zwei Seiten der chemischen Wissenschaft seien, und betonte, dass die Synthese gerade durch den Erfolg der Analyse möglich wurde, da nur solche Substanzen synthetisiert werden können, die analytisch in Bestandteile zerlegt werden können, aus denen sie wieder hergestellt werden können gewonnen werden oder durch sukzessive Elementabspaltung nach dem Vorbild der "Verbrennungsleiter" vollständig zerfallen. In diesem Zusammenhang erklärte er die Unmöglichkeit, viele Naturstoffe, wie Proteine und Alkaloide, damals zu synthetisieren, damit, dass sie analytisch noch nicht gut untersucht seien, dh die Grenze der Synthese, so Berthelot, bestimmt sei die Analysemöglichkeiten. Heute ist die Synthese die Grundlage der industriellen Chemie. Es genügt, synthetischen Kautschuk, synthetische Fasern, synthetische Kraftstoffe, synthetische Reinigungsmittel zu nennen. Autor: Samin D. K.
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