ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Химия создает свой предмет из "Органический синтез" Еще в 1860 г. вьщающийся химик XIX в. М. Бертло писал Химия создает свой предмет. Эта творческая способность, подобная искусству, коренным образом отличает химию от остальных естественных и гуманитарных наук [33]. Попробуем разобраться, на чем основывалось подобное представление об исключительном положении химии в ряду других наук. [c.48] Так обстояло дело во времена Бертло, и в значительной мере так оно обстоит и сейчас, хотя исключительность органической химии в смысле создания своего объекта исследования несколько поколебалась с появлением совсем новых областей науки, таких, как физика твердого тела, нелинейная оптика, генная инженерия и т.д., развитие которых в значительной мере основано на создании сложных искусственных объектов. [c.49] Тем не менее основная мысль Бертло остается справедливой и сегодш органическая химия выступает в роли подлинного творца, постоянно создавая ту самую искусственную природу, которую сама же и исследует, развивает и находит ей области применения. [c.49] Более того, и это особенно интересно, свойства этой искусственной природы оказываются столь же разнообразными, неожиданными и неисчерпаемыми, как свойства обычной природы. Это и составляет принципиальное отличие синтетических органических соединений от других классов искусственных объектов. В самом деле механические, электрические или логические структуры, создаваемые человеком, могут быть беспрецедентно сложными, не имеющими прототипов в Природе. Но при всей их сложности никаких качественно новых свойств, которые не могли быть предположены на стадии проекта, в них обнаружиться не может, поскольку они проектировались и создавались для совершенно определенных целей. [c.49] Например, если мы проектируем и строим самолет, то он может быть лишь хорошим или плохим самолетом, но ни при каких обстоятельствах не окажется вдруг магнитофоном или мясорубкой. Напротив, если мы синтезируем новое соединение, предназначенное служить лекарством, то, вообще говоря, нет никакой гарантии, что оно не окажется токсином, дефолиантом, фотосенсибилизатором или еще чем-то совершенно непредвиденным. Столь же неожиданными могут оказаться результаты синтетических исследований, не преследующих каких-либо прикладных целей. [c.49] Рассмотренный пример (а число таких примеров исчисляется сотнями ) наглядно показьшает, что органические соединения, созданные руками человека, в такой же мере могут служить источником совершенно неожиданных открытий, как и нерукотворные объекты исследований, поставляемых Природой. [c.50] Причины такого своеобразия органической химии лежат прежде всего в безграничности числа возможных органических соединений, а следовательно, в безграничном многообразии их свойств (частным проявлением этого многообразия является сам факт существования жизни на Земле). [c.50] Общеизвестно, что уникальность углерода состоит в сочетании двух свойств его четырехвалентности и способности образовывать прочные связи как с другими атомами углерода, так и с атомами многих других элементов. Именно поэтому число возможных органических соединений оказывается бесконечно большим, в строгом смысле этого слова. [c.50] Рассмотрим, например, соединения состава Сбо (схема 1.21), относящиеся к узкому классу — насьпценным алифатическим кислотам общей формулы 70, в которых заместителями К и в любом возможном положении могут быть любые из десяти показанных на схеме групп. [c.51] Число подобных структур, возникающих просто при вариации природы и положения всего лишь одной из групп, или, составит Если варьировать обе группы, то общее число возможных комбинаций составит 1029. 10 , что примерно в 10 раз превышает число всех атомов Земли. Всего углерода, имеющегося в нашей Галактике, не хватит на то, чтобы получить все соединения из этого набора даже в миллиграммовых количествах. Каждый из третичных атомов углерода в соединениях 70 является асимметрическим центром, и поэтому любое из них может быть представлено 2 стереоизомерами, что увеличивает общее число структур типа 70 примерно до 5,4 10 . Для их синтеза (по 1 мг каждого) не хватит уже всех нуклонов во всей наблюдаемой Вселенной. Так, от абстрактной математической бесконечности мы приходим к вполне реальному, поистине неисчерпаемому многообразию органических соединений. [c.51] Каковы же источники всего этого многообразия Как бледная схема теоретически возможных виртуальных структур расцвечивается полнокровными красками реально существующих веществ Таких источников два природный (ископаемое органическое сырье и современные живые организмы), и искусственный (органический синтез). [c.51] Если взять любую рациональную классификацию органических соединений, например, по функциональным группам, и заполнить ее только структурами природных соединений, то мы увидим очень странную картину отдельные кластеры, густо усеянные разнообразными структурами, области, содержащие лишь отдельные точки, и, наконец, огромные пустые области. В такой системе, например, будут щедро представлены неразветвлеьшые алифатические кислоты с четным числом атомов углерода, но будет мало разветвленных кислот или кислот с нечетным числом атомов углерода будет множество очень причудливо устроенных циклических и полициклических систем, но почти не встретится их простейших представителей. Редкими и случайными структурами будут представлены такие важнейшие классы, как алкилгалогениды, тиолы и сульфиды, нитро- и диазосоединения. Удивительно, но будут отсутствовать даже такие тривиальные соединения, как формальдегид, хлороформ, диэтиловый эфир или тетрагидрофуран. Мы уже не говорим о том, что многие важнейшие классы органических соединений, такие, как, например, различные типы металлоорганических соединений или борорганические производные, вообще никак не представлены в списке природных веществ. [c.52] Совершенно ясно, что с таким материалом, каким разнообразным бы он ни был, органическую химию, как науку, создать было бы невозможно. Именно поэтому с первых же своих самостоятельных шагов химики-органики с поразительной смелостью пошли по пути создания своего объекта исследования, синтезируя тысячи и тысячи неизвестных Природе веществ и изучая их свойства и взаимопревращения. Огромные усилия нескольких поколений ученых были потрачены на то, чтобы создать прежде всего фундамент фактов для новой науки — органической химии — и определить проблемы, которыми она должна заниматься. Без этого не могло бы состояться создание грандиозной области на тси и промышленности и в конечном счете новой, искусственной природы. Эта созданная руками человека природа не только обеспечивает нас почти всем необходимым для повседневной жизни, но и становится на наших глазах все более значимым биогеохимическим фактором глобального масштаба. [c.52] конечно, не место излагать историю органической химии, но стоит, хотя бы схематически, проследить те главные линии ее развития, в которых определяющую роль играл и продолжает играть органический синтез. [c.52] Вернуться к основной статье