有机合成。科学发现的历史和本质

有机合成。科学发现的历史和本质

最重要的科学发现

1834 年，T. Pelouse 通过氰化钾对烷基硫酸盐的作用制备了氰化物烷基。同年，J. B. Dumas 能够确定甲酸是由氯仿在苛性钾的作用下形成的。因此，Dumas 发现了一种通过卤素衍生物水解获得酸的通用方法。

1842 年，L. Melzens 提出了一种用碱金属汞齐还原卤素衍生物的方法。

五年后，Zh.B. Dumas、F. Malaguti、F. Leblanc、E. Frankland 和 G. Kolbe 在 1848 年提出了一种通过腈从碳含量较低的化合物中获得酸的通用方法。同时，E. Mitcherlich 成为第一个使用浓硝酸和硫酸的混合物从苯中获得硝基苯的化学家。

J. Liebig 和 F. Wöhler 在 1832 年观察到在碱存在下苯甲醛向苯甲酸的转变，并在 1853 年 S. Cannizzaro 确定在这种情况下形成了相应的醇。

值得注意的是，在铂黑存在下，醇类和碳水化合物催化氧化成酸的现象的发现。

这些和其他例子证明了在有机化合物的生产和转化领域取得的成就。随着信心的增加，有可能谈论有机合成的可能性。

“1854 年，G. Kolbe 指出，”E.P. Nikulina 写道，“尿素合成后，有机和无机化合物之间的天然界限下降了，之前基于人工无法进行的物质分类为有机和无机。得之则失其本”。

有机合成发展的新阶段与 Berthelot 的名称有关。 “对 Berthelot 在有机合成领域的工作的研究表明，”Nikulina 继续说道，“他在有机化学这一领域的发展中发挥了重要作用。在 Berthelot 的工作之前，合成并不作为一个独立的分支存在有机化学. 不同的化学家开发了不同的方法，但这些成就并没有链接到一个单一的系统中。

Berthelot 自己对他的前辈的活动进行了如下评价：“在我的《基于合成的有机化学》（1860 年）一书中描述的工作之前，没有在这个方向进行过系统的研究。只有两个完整合成天然可以给出来自元素的物质。：Wöhler 尿素的合成和 Kolbe 乙酸的合成。这些合成非常有趣，但由于这些物质的性质，它们仍然是孤立的，没有任何后果。确实，尿素属于青色系列，几乎同时属于无机和有机化学的系列，与其他系列没有共同的性质，既不包括醇类，也不包括烃类。酸仍然是“有机化合物系列中的一个孤立体”（J. B. Dumas）。科学史也证实了这两种合成没有为任何通用方法奠定基础，甚至没有导致任何其他天然物质的部分合成。

关于部分合成，Berthelot 指出，在他之前进行的个人成功合成并没有导致人们意识到合成问题作为一个整体的重要性。

马塞林·贝特洛（Marcelin Berthelot，1827-1907 年）出生并成长于巴黎一个贫穷的医生家庭。在兰心学院，他是最好的学生之一。他的下一站是法兰西学院，在那里他聆听克劳德·伯纳德、安托万·杰罗姆·巴拉德、米歇尔·尤金·谢夫雷尔和其他著名科学家的讲座。

1848年秋，贝特洛特顺利通过学士学位考试进入大学。犹豫了很久，在父母的建议下，贝特洛特开始学医。然而，这些课程并没有让他满意，他觉得需要更广泛的知识。在第一学年结束时，他获得了物理学执照。与此同时，马塞林开始将化学作为博士通识培养的主要学科之一进行学习。最后，他决定找一个化学实验室，在那里他可以积累实验者的经验。

Jules Peluso 新建的私人化学实验室就成了这样的实验室。 Berthelot 满怀热情地开始了研究工作。过了一会儿，他成为了佩卢索的助手。

Berthelot 开始了他的第一次研究，由于他主要从事物理学，因此更多的是物理性质而不是化学领域。他被与气体液化相关的现象所吸引。这位年轻的科学家于 1850 年发表了他的研究成果。在 2800 年的时间里，Berthelot 撰写了大约 XNUMX 篇科学论文，几乎涵盖了人类知识的所有分支。这些材料大多是化学著作，此外，他还撰写了生物学、农业化学、历史学、考古学、语言学、哲学、教育学等方面的著作。

Berthelot 从一开始就深信在没有活细胞参与的情况下合成有机物质的可能性。贝特洛特在实验室从事科研工作的同时，还定期到法兰西学院听讲座，了解最新的科学成果。法兰西学院的。

第一个成功是樟脑的生产，但真正的成功是在 1853 年这位科学家身上。 Berthelot 成功合成了脂肪。

Berthelot 的文章在科学界引起了轰动。巴黎科学院赞扬了这一成就。 Berthelot 被授予物理科学博士学位。

Berthelot 为自己设定了一项更艰巨的任务——从乙烯和水中获取乙醇。为此，他决定让乙烯通过酸或碱的水溶液。

这是 K.R. 所写的。 Manolov：“第一次实验没有得到预期的结果。乙烯通过溶液而没有引起任何明显的变化。Eertlo 以各种可能的方式改变了合成条件。在用浓硫酸进行实验时，他注意到在大约70摄氏度左右，乙烯开始强烈吸收。反应结束后，科学家用水稀释反应混合物，进行蒸馏。乙醇！馏出物是乙醇。Berthelot真的很高兴。他选择了正确的道路。有机物质在原理上和无机物没有什么区别，也可以用同样的方法获得。科学家们必须确信不存在“生命力”，人可以随意指挥化学反应的过程。但这仍然有要证明，需要事实......贝特洛特继续工作......“

十九世纪六十年代，Berthelot 在有机合成领域取得了真正令人惊叹的成果。失败并没有困扰他。即使在德维尔炉中也无法进行氢与碳相互作用的反应。然后Berthelot求助于电力。

“电火花并没有解决问题，”马诺洛夫指出，“但事实证明，氢气容器中两个碳电极之间的电弧是有效的：离开容器的气体含有乙炔。受到鼓舞，Berthelot 开始了一系列新的合成给乙炔加氢，得到乙烯，然后是乙烷。

“乙炔中碳和氢的比例与苯中的相同，”Berthelot 认为，这一想法促使这位年轻的科学家着手合成苯。“这将弥合脂肪和芳香化合物之间的差距。” 对于合成，Berthelot 决定再次求助于高温并重复实验，就像他为获得一氧化碳所做的那样。用乙炔填充玻璃甑，密封并逐渐加热。只有在 550-600 摄氏度的温度下，乙炔才开始聚合。当蒸馏器冷却时，在其底部收集少量淡黄色液体。

现在只需要耐心和毅力，就可以进行数十次实验，收集足够的液体进行分析。

Berthelot 在生成的液体中发现了苯、甲苯和其他芳香族化合物。与此同时，他进行了另一项合成，也证实了芳香族化合物可以从脂肪烃中获得。 Berthelot 在特殊的玻璃容器中对甲烷进行长时间加热。他把温度调高到玻璃开始软化。冷却后，容器中形成白色结晶物质。

科学家一打开容器，实验室里就充满了萘特有的气味。其他研究证实所得物质确实是萘。

一系列新的综合和分析开始了。想法诞生了，几乎每天都有新的综合出现。似乎可能性是无穷无尽的，贝特洛特可以综合一切，只要正确设置任务就足够了……

... Berthelot 在研究碳氢化合物、碳水化合物、酒精发酵方面取得了巨大成功；他提出了一种用碘化氢等还原有机化合物的通用方法。由于 1867 年在有机化学方面的杰出成就，贝特洛特第二次获得雅克奖。七年前，第一个奖项颁给了他，表彰他在有机合成领域的成就。”

贝特洛最重要的综合作品可分为三组。首先是天然化合物的合成——脂肪、芥子油。第二组——最简单有机物质的元素合成。第三种是碳氢化合物的热解合成。

此外，Berthelot 还设法开发了用碘化氢对各类有机化合物进行氢化的方法。他还研究了许多有机化合物的性质并获得了各种衍生物。此外，Berthelot 还研究了它们的氧化和还原过程。

1860-1864 年，Berthelot 决定在有机化学基础合成和有机化学中一般合成方法讲座中总结他自己的众多合成研究以及其他化学家的工作。

EP Nikulina 描述了他的创造性探索如下：“M. Berthelot 认为，通过组合两种更简单的物质或部分合成来获得更复杂的物质，是实现完全合成的第一步。这种合成的实施是分析研究最接近的结果，因为对天然物质的分析通常表明它有可能分解成两个更简单的部分，这两个部分结合起来就得到了原始物质......

M. Berthelot 认为分析和合成是化学科学的两个方面，并强调合成之所以成为可能，正是由于分析的成功，因为只有那些可以被分析分解成组分的物质才有可能再次合成。按照“燃烧阶梯”的例子，通过元素的连续分裂得到或完全分解。在这方面，当时不可能合成许多天然物质，例如蛋白质和生物碱，他解释说它们还没有经过很好的分析研究，也就是说，根据 Berthelot 的说法，合成的极限是由分析的可能性。

今天，合成是工业化学的基础。只需命名合成橡胶、合成纤维、合成燃料、合成洗涤剂。

作者：萨明 D.K.

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当单个细菌粘附在石墨烯鼓的表面时，它会产生振幅仅为几纳米的随机振动，可以检测到。

科学家们能够听到一种细菌的声音！要了解石墨烯上鞭毛的这些打击有多小，值得一提的是，它们至少比拳击手到达沙袋时的打击小 10 亿倍。然而，这些纳米大小的比特可以转换成音轨并收听——它是多么的酷。

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