Теория химического строения А. М. Бутлерова. Изомерия

Новое слово в органической химии было сказано русским ученым А. М. Бутлеровым. Обобщив накопленные к тому времени данные, он создал стройную теорию химического строения и подтвердил ее новыми экспериментальными примерами (1861 г.). Были объяснены явления изомерии и таутомерии (динамической изомерии). Развивая материалистический образ мышления в познании химических явлений, А. М. Бутлеров решил коренную методологическую проблему органической химии. [c.8]

Главные положения теории строения высказал А. М. Бутлеров в докладе О химическом строении вещества , сделанном 9 сентября 1861 г. на съезде немецких естествоиспытателей и врачей. Бутлеровым были сформулированы правила, которыми можно было руководствоваться при определении строения органических соединений, а также было объяснено явление изомерии, А. Кекуле в 1865 г. распространил положения теории строения на ароматические соединения. Экспериментальное подтверждение теории химического строения Бутлеровым и его учениками имело огромное значение для ее утверждения.— Прим. ред. [c.82]

Таутомерия и двойственная реакционная способность. С точки зрения теории химического строения реакционная способность и направление химических реакций определяются структурой молекул реагирующих веществ, наличием в структуре тех или иных группировок атомов. Однако уже вскоре после возникновения теории химического строения её автор А. М. Бутлеров отметил, что некоторые соединения с равной вероятностью могут быть представлены двумя различными формулами (циановая кислота и мочевина). Позднее, в 1877 г. А. М. Бутлеров высказал мысль, что в таких случаях молекулы соединений постоянно изомери- зуются и переходят из одного соединения в другое и обратно. Вследствие этого такие соединения могут обладать двойственной реакционной способностью. [c.233]

В 1864 г. Бутлеров подробно рассмотрел изомерию бутиловых и амиловых спиртов и вывел формулы всех возможных изомеров этих соединений, реальное существование которых было в дальнейшем подтверждено экспериментально. В частности, он впервые осуществил по разработанному им оригинальному методу получения спиртов—через цинкорганические соединения—синтез простейшего представителя третичных спиртов —третичного бутилового спирта [24]. В дальнейшем Бутлеров синтезировал и другие третичные спирты [25]. Эти работы являлись первым блестящим экспериментальным подтверждением теории химического строения. [c.34]

Важным этапом в развитии теории химического строения явились выполненные в 1863—1864 гг. работы А. М. Бутлерова. В одной из них на конкретном примере спиртов предельного ряда показывается, как можно вывести формулы изомеров, основываясь на представлениях о химическом строении. А. М. Бутлеров также предсказывал в эти годы существование двух изомерных бутанов и трех изомерных пентанов, изображая их формулами [c.18]

А. М. Бутлеров отчетливо понимал значение правильного объяснения изомерии для развития теории химического строения. Еще в 1861 г. он предпринял специальные исследования с целью выяснения некоторых спорных вопросов изомерии. В нескольких статьях (1863—1865) он рассмотрел изомерию с точки зрения принципа постоянной атомности элементов и равнозначности их единиц сродства. Наряду с многочисленными примерами изомерии, легко объяснимыми, встречались и такие, которые в то время не могли быть рационально объяснены цис- и транс-изомерия). Затруднения возникали и в случаях установления изомерии углеводородов, галогенопроизводных, кислот и соединений других классов. [c.145]

В 1865 г. В. В. Марковников опубликовал статью, в которой описал пути расчета числа возможных изомеров в различных случаях. А. М. Бутлеров всецело поддержал эту работу, которая оказалась следствием последовательного применения теории химического строения. [c.145]

Теория химического строения объяснила причины существования структурной изомерии органических веществ. А.М. Бутлеров определил структурные изомеры как вещества, имеющие одинаковые молекулярные, но различные структурные формулы. Согласно И. Берцелиусу (1830 г.), структурными изомерами называли вещества, имеющие одинаковый состав (молекулярную формулу), но различные свойства. [c.28]

Как известно, первые основные положения теории химического строения, связанные с раскрытием сущности изомерии, Бутлеров высказал в 1861 г. [6]. Со второй половины 60-х годов эта теория стала господствующей в органической химии (см. [7]). В 1870 г., после более чем десятилетних исследований, Бут- [c.59]

Существование ряда структурных изомеров было известно до создания теории химического строения, но сущность подобных экспериментальных фактов была вскрыта только после разработки теории химического строения А. М. Бутлеровым. Объяснение и предсказание фактов изомерии, широко распространенных среди органических соединений было одним из оснований для создания теории химического строения и важнейшим подтверждением ее правильности. А. М. Бутлеров писал [c.29]

В целом ряде экспериментальных и теоретических работ [2] А. М. Бутлеров систематически разрабатывал вопрос об изомерии органических соединений и показал, что предсказания теории химического строения о числе возможных изомеров и порядке химической связи атомов в них оправдывались в огромном большинстве случаев, когда прилагались достаточные усилия для синтетического получения предсказанных изомеров и исследования их строения [c.29]

Что касается второй части вопроса относительно того, что является наиболее существенным в теории химического строения Бутлерова, то я разделяю точку зрения, которая была высказана в докладе, и полностью согласен с выступлением академика Б. А. Казанского в первый день конференции. Я хотел указать, что Бутлеров впервые ввел понятие о химическом строении. При этом дело не только в установлении определенной конфигурации атомов, образующих молекулу. Необходимо подчеркнуть идею Бутлерова о взаимном влиянии между отдельными атомами и группами атомов в молекуле. Надо подчеркнуть, что Бутлеров при помощи теории строения предсказал строение веществ, до него не полученных и им впервые синтезированных. Сюда относится, например, синтез третичных спиртов. Великими заслугами Бутлерова являются также объяснение изомерии, правильная теория таутомерии и постановка вопроса о взаимном влиянии атомов, который впоследствии был развит Марковниковым. [c.124]

Начиная с 1862 г. Бутлеров усиленно работал над теоретическим развитием основных положений теории химического строения и над подтверждением ее фактическим, экспериментальным материалом. В работах 1863—1864 гг. он в первую очередь занялся выяснением причин изомерии углеводородных радикалов—явления, которое не могло быть объяснено всеми предыдущими теориями и объяснение которого должно было стать проверкой правильности созданной им теории. [c.33]

В восьмидесятые годы прошлого века, когда началась (1882 г.) научная деятельность А. Е. Фаворского, органическая химия быстро развивалась на основе учения о четырехвалентно-сти углерода (Франкланд, Кекуле), теории химического строения Бутлерова и стереохимической теории Пастера — Вант-Гоффа, А. М. Бутлеров считал в теоретическом отношении очень важными вопросы устойчивости молекул, явления изомерных превращений (в том числе равновесной изомерии, таутомерии) и полимеризации, яркие примеры которых он предсказал и изучил экспериментально. [c.8]

Доклад Бутлерова казалось бы не получил резонанса, тем не менее вскоре его теория химического строения Нашла почти всеобщее признание. Этим она обязана в первую очередь опять-таки Бутлерову и его школе. Бутлерову, опираясь на свою теорию, уда- лось почти полностью решить проблему изомерии, предсказать и получить соединения, которые не могла предвидеть ни одна прежняя теория, систематизировать и изложить в своем курсе органической химии обширный фактический материал. В то же время Бутлеров, а особенно его ученики и последователи Марковников и Попов внесли большой вклад в структурную теорию, разработав ту ее часть, которая получила название учения о взаимном влиянии атомов. [c.34]

Хотя основные принципы теории химического строения были высказаны Бутлеровым в 1861 г. и получили блестящее обоснование в его экспериментальных работах и статьях 1861—1872 гг., а также в учебнике, вышедшем в 1864 и 1868 гг., во многих курсах органической химии и монографиях, особенно за рубежом, имя Бутлерова при изложении теории строения либо не упоминается вовсе, либо, в редких случаях, упоминается наряду с именами Купера и Кекуле. После того как Бутлеров путем разъяснения изомерии углеводородных остатков доказал правильность нового учения, Кекуле во втором выпуске II тома своего учебника (1864 г.) заявил, что он пользовался представлением о способе связи атомов начиная с 1857 г. Приведенный выше разбор работ Кекуле и Купера и сопоставление их высказываний с представлениями Бутлерова доказывают необоснованность утверждения Кекуле. [c.34]

Особенно важен для нашей темы, однако, следующий вывод из того же основного положения теории химического строения если два соединения обладают одинаковым элементарным составом, но различными свойствами, то они должны обладать различным химическим строением. Так, в общем виде, была разрешена (Бутлеров, 1863 г.) долго мучившая химиков загадка изомерии. С другой стороны, вывод структурных формул всех теоретически возможных изомеров, содержащих относительно небольшое число атомов углерода, не представлял особого труда. В первые 10—15 лет наибольшее внимание химиков, примкнувших к теории химического строения, было обращено на получение изомеров, предсказанных теорией, и на проверку фактов изомерии, установленных ранее, если такие факты казались сомнительными с точки зрения этой теории. [c.26]

Нам нет необходимости рассматривать все эти суждения порознь. Из того, что было сказано выше, ясно, что ни Пастер (см., в частности, стр. 59), ни Бутлеров, ни Кекуле, ни кто-либо другой не могли являться авторами учения о пространственном строении молекул . Стереохимическая теория так же, как и всякая теория, есть система положений, частично высказанных до Вант-Гоффа и Ле Беля, но связанных ими между собою единой идеей —истолкованием фактов изомерии, не объясняемых классической теорией химического строения. Уже поэтому стереохимия могла возникнуть на определенном уровне развития этой теории, когда, как это видно из слов Вислиценуса (стр. 31), Марковникова (стр. 38) и других авторов, потребовался дальнейший шаг вперед в структурной химии. Стереохимия отличается от всех предыдущих попыток привлечь пространственные представления для истолкования тех или иных фактов тем, что она способствовала, подобно классической теории химического строения, успешному продвижению вперед на широком фронте химической науки. [c.61]

Не случайно, что Бутлеров выбрал явления изомерии в качестве пробного камня для проверки теории химического строения. В самом деле, исследовать зависимость между химическими свойствами соединения и его химическим строением удобнее всего на примерах, в которых влияние на свойства натуры и количества составных частей было бы одинаковым для различных соединений, а это условие имеется налицо в изомерах. [c.110]

Термин изомерия введен в органическую химию Берцелиусом в 1830 г. Экспериментальные исследования Берцелиуса и ёго современников показали, что одна и та же формула может быть справедлива для разных веществ. Это явление впервые объяснил в 1861 г. А. М. Бутлеров на основе созданной им теории химического строения. В своей работе по изомерии бутанов он подчеркнул Что два углеводорода С4Н10 действительно не тождественны, а только изомерны между собой, — в этом нельзя сомневаться Они представляют первый случай, в котором изомерия предельных углеводородов объяснена, химическое строение частиц вполне известно и который был заранее предвиден теорией . [c.6]

До Бутлерова химики собственно не подвинулись в объяснении причин изомерии дальше Гей-Люссака, а предположение последнего они не имели возможности ни проверить, ни опровергнуть. Между тем, уже в своей статье О различных объяснениях некоторых случаев изомерии Бутлеров дал объяснение этому явлению с точки зрения теории химического строения. В Введении он уже совершенно определенно говорит Изомерия и метамерия условливаются большим или меньшим различием химического строения [там же, стр. 39] и находятся в явной зависимости от взаимного влияния... паев [там же, стр. 41 ]. После этого Бутлеров мог с полным нравом сказать Изомерия и метамерия получают таким образом естественное объяснение и становится возможным, до некоторой стенени, руководясь изложенными соображениями, судить [c.113]

Как только факты изомерии были объяснены с точки зрения теории химического строения и открылся путь для вывода теоретически возможного числа изомеров, Бутлеров высказал предположение, что некоторые из изомеров на деле не существуют, что соответствующее им распределение паев не представляет случая прочного равновесия, и потому при условиях, которые должны были бы произвести их, будут получаться, вследствие перемещения паев, другие близкие к ним тела [2, стр. 43]. В рамках теории химического строения можно было уже поставить вопрос о механизме реакций изомеризации и сформулировать ряд относящихся к ним правил, имеющих практическое значение. [c.173]

Вторым видом изомерии, не поддававшимся объяснению с позиции теории химического строения, была изомерия малеиновой и фумаровой кислот и их гомологов. Безуспешные попытки истолковать эт изомерию предпринимали Бутлеров, Кекуле и другие пред ставители структурной теории. [c.48]

Дальнейшее развитие теории химического Строения было связано с проблемой установления и объяснения изомерии. Э. Эрленмейер был почти единственным ученым, с самого начала принявшим главные идеи теории химического строения, высказанные в докладе А. М. Бутлерова (1861). С этого времени между учеными завязалась переписка и установились дружеские отношения. А. М Бутлеров опубликовал многие свои статьи по теории химического строения в журнале, издававшемся Э. Эрленмейером Но в целом теорию химического строения Э. Эрленмейер принял не сразу. Еще в 1863 г. он полагал, например, что диметил (этан) СНз-СНз и так называемый водородистый этил aHs-H представляют собой различные соединения. В связи с этим он считал, что четыре единицы валентности углерода неодинаковы. Это допущение приводило к неправильному выводу, что число изомеров различных соединений должно быть значительно расширено. Однако Э. Эрленмейер отказался от своих утверждений лишь после того, как К. Шорлеммер [c.144]

Мы уже упоминали о том, что одна из задач экспериментальной проверки выводов теории химического строения относительно изомерии сводилась к проверке соответствия между числом предсказываемых или допускаемых теорией изомеров и числом, найденным из опыта. В русском издании, а также в немецком переводе Введения [8, стр. 124] Бутлеров упоминает, например, о том, что в литературе имеется указание на существование трех изомеров формулы С2Н4ВГ2 вместо двух возможных согласно теории химического строения. И Бутлеров замечает Если правильность таких наблюдений подтвердится, то придется принять различие единиц сродства у многоатомных паев (многовалентных атомов.— Г. Б.) . [c.35]

В 1861 г. А. М. Бутлеров в своем докладе О химическом строении веществ изложил основные полонлсния теории химического строения. Через год, в 1862/63 учебном году, он прочел в Казанском университете курс лекций по органической химии, записанный одним из студентов и изданный литографским способом. В o itoBy теоретической части этого курса, как и всей трактовки фактического материала, впервые была положена теория химического строения. В это время А. М. Бутлеров еще только подходил к решению, с точки зрения теории химического строения, проблемы изомерии, что было полностью осуществлено в 1863 г. в появившейся на немецком, а в начале 1864 г. и на французском языке статье О различных объяснениях некоторых случаев изомерии . Однако эту статью, а особенно курс 1862/63 учебного года следует рассматривать как важный подготовительный этап в создании Введения . [c.3]

Уже в теории химического строения Бутлерова постулировалось (и было доказано) существование определенной последовательности химической связи атомов, которая была названа им химическим строением. Бутлеров в 1863 г. весьма определенно высказывался в пользу того, что развитие методов исследования в будущем позволит определить пространственное распЬложение атомов в молекуле, т. е. геометрическую структуру или ее строение (не путать с химическим строением ). В 1874 г. Вант-Гоффом была выдвинута стереохимическая гипотеза, согласно которой четыре водородных атома в метане (или их заместители) расположены в вершиназс тетраэдра, в центре которого находится атом углерода. Эта гипотеза позволила объяснить особый вид изомерии, названный оптической изомерией. Гипотеза Вант-Гоффа была подтверждена структурными исследованиями молекул и лежит в основе стереохимической теории (теории пространственного расположения атомов в молекулах) органических соединений [к-9]. [c.172]

Как уже было указано, явление изомерии было известно давно, однако оно нашло объяснение только после того, как А. М. Бутлеров создал теорию химического строения. В частности, именно Бутлеров на основании теории строения предсказал, что, кроме бутана с неразветвленной цепью углеродных атомов, должен существовать и второй углеводород состава С4Н10, имеющий другое строение — с разветвленной углеродной цепью этот углеводород Бутлеров затем получил синтетическим путем (1876), блестяще подтвердив тем самым свое предположение. [c.42]

ИЗ теории химического строения. В 1867 г. он синтезировал предсказанные им изомерные углеводороды и доказал различие их химических и физических свойств. Оценивая важность доказательства существования изомерных углеводородой состава С4Н1,, Бутлеров писал Они представляют первый случай, в котором изомерия предельных углеводородов объяснена, химическое строение частиц вполне известно, и который заранее был предвиден теорией [26, 271 (курсив Бутлерова). [c.35]

Ответ на вопрос о причине изомерии вытекает автоматически из основного положения теории химического строения. В самом деле, если вещества с одинаковым элементным составом обладают тем не менее различными свсйствами, то, следовательно, они имеют различное химическое строение. Так и объяснил Бутлеров в большой статье 1863 г. [24, с. 100—124] многочисленные случаи позиционной изомерии, представлявшейся загадочной для химиков того времени, в том числе Кекуле и Кольбе, взгляды которых Бутлеров подробно и критически рассматривает в той же статье. Правда, вначале, в 1862 г. особенно, Бутлеров допускал еще одну причину изомерии — упомянутое выше изначальное различие единиц сродства. [c.35]

Широко распространенная изомерия органических соединений была предсказана теорией химического строения и блестяще подтверждена исследованиями А. М. Бутлерова. Однако А. М. Бутлеров не рассматривал изомеры как застывшие, неспособные к взаимным превращениям формы и допускал принципиальную возможность взаимного превращения изомеров, что привело А, М. Бутлерова (1876 г.) к созданию представления о явлении, открытом значительно позднее (Л. Клайзен, 1886 г., Л. Кнорр, 1895 г.) и получившем название таутомерии (Ван-Лаар, 1895 г.). Далее работами ученика Бутлерова А. Е. Фаворского (1907 г.) было показано, что вещества, обычно являющиеся изомерами, при изменении внешних условий становятся способными к равновесному превращению, что экспериментально подтверждает явление равновесной изомерии. [c.14]

И вместе с тем не следует требовать, чтобы новые теории, обобщения, закономерности объяснили все без исключехшя известные в данный момент факты. Вспомним, что теория химического строения ие могла объяснить вначале строение непредельных и ароматических соединений, оптическую изомерию, молекулярные соединения, существование изомеров с формулами СзНб и СНдС и т. д. Но все нте она бьша применима к большой группе фактов, гораздо большей, чем группа, которая 1ю поддавалась истолкованию с ее позиций. А. М. Бутлеров по этому поводу писал Напомню, что я не считаю структурные воззрения приложимыми всюду и всегда . (Там же, стр. 456). Как во всякой теории, и здесь, конечно, есть недостатки, несовершенства,— встречаются факты, которые не отвечают строго понятию о химическом строении . (Там же, стр. 425). И нет причины насиловать учение, стараясь прилагать его всюду, во что бы то ни стало, как нет причины отвергать его там, где оно является естественно вытекающим из природы вещей . (Там же, стр. 432). [c.388]

Таким образом, одной из важнейших проблем, связанных с развитием теории химического строения, была проблема изомерии. Бутлеров это отчетливо понимал и вскоре после своего выступления в Шпейере в 1861 г. предпринял специальные исследования с целью объяснения явлений изомерии. В нескольких сообщениях (1863—1865) Бутлеров рассмотрел вопрос о различных случаях изомерии, основываясь на принципе постоянной атомности элементов и равнозначности их единиц сродства Среди мно-гсчисленных примеров изомерии, легко объяснимых с точки зрения теории химического строения, встречаются и такие, которые в то время не находили рационального объяснения, например, изомерия фумаровой и малеиновой кислот. При объяснении таких случаев Бутлеров указывал на взаимное влияние атомов в молекулах. [c.313]

Стереохимия возникла как необходимое дополнение и углубление классической теории химического строения. А. М. Бутлеров в рамках этой теории блестяще решил долго мучившую химиков проблему изомерии, и тем не менее причину изомерии винных, молочных, фумаровой и малеиновой кислот впервые объяснил Я- Г. ВантТсх )ф. Бутлеров оперировал только последовательностью межатомных связей, Вант-Гофф, кроме этого, — я ах направленностью в пространстве. Бутлеров впервые предсказал и доказал изомерию бутанов, но мы теперь знаем, что один из изомерных бутанов — нормальный бутан — в свою очередь существует в виде смеси так называемых поворотных изомеров. А для сложных органических соединений формула химического строения чаще всего оказывается недостаточной для указаний на их важнейшие свойства, и выступает необходимость прибегать к пространственным моделям. Поскольку в современной органической химии все в большей степени объектом изучения становятся сложные соединения, образцом которых служат многие природные вещества, легко нднять, почему органическая стереохимия развивается бурными тейпами. [c.3]

Так же, как Гладстон и Дэйл, Ландольт пришел к выводу, что рефракции химических соединений представляют сумму рефракций составляющих атомов и что, следовательно, изомеры, принадлежащие к одному и тому же классу, обладают одинаковой рефракцией [там же, стр. 613]. Эту точку зрения приняли, уже в рамках теории хилшческого строения, Бутлеров [2, стр. 486] и другие хидшки, но вскоре выяснилось, что она ошибочна. На большом числе примеров Гладстон [60] показал, что у ароматических соединений экспериментально определенные рефракции больше вычисленных. Таким образом, оказалось, что молекулярная рефракция — свойство конститутивное и поэтому зависящее от химического строения исследуемых соединений. В результате изучения этой завх1Симости было открыто много закономерностей. [c.195]

Из отчетов Казанского униве рситета известно, что Бутлеров еще в 1856 г. занимался составлением учебника органической химии. Очевидно, работа над учебником была прервана в связи с поездкой за границу в 1857—1858 гг. и больше не возобновлялась, так как основы учебника 1856 г. уже не выдерживали критики с тех теоретических позиций, на которые Бутлеров вступил в 1858 г. В ближайшие затем годы — годы поисков правильного теоретического направления — Бутлеров, естественно, не мог серьезно думать о написании оригинального учебника, но после того, как в 1861 г. им были сформулированы основные положения теории химического строения и выведены из них некоторые важные следствия, мысль о написании учебника органической химии, основанном на новой тео1рии, не могла, конечно, не возникнуть снова. В 1862/63 г. Бутле ровым был прочитан курс органической химии, записанный одним ин студентов и изданный литографским способом в Казани. Бутлеров сам просматривал листы, подготовленные к печати. В литографированных лекциях дается очень четкое определение химического строения — нодче ркивабтся правило , относяш ееся к зависимости химических свойств веществ от его состава и химического строения, указывается на необходимость предположения о различном химическом строении изомеров и на то, что вопрос о химическом строении вещества решается всесторонним изучением реакций [31, стр. 144]. [c.96]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология