Історія відкриття бензолу

Багато змін зазнала формула Кекуле за минулий час, але основа, самий принцип її побудови - її циклічний характер - зберігається незмінним. Варіювалися і, ймовірно, ще не раз будуть варіюватися лише її деталі.

Спробуємо тепер проаналізувати механіку відкриття Кекуле і, порівнювати його з іншими відкриттями, подібними з ним в сенсі логічного побудови, з'ясувати деякі спільні шляхи наукової творчості.

У чому ж полягає вирішальний етап наукового відкриття?

Суть відкриття Кекуле

Ще в 50-х роках XIX століття Кекуле встановив три важливих теоретичних положень, що стосуються будови органічних (вуглецевих) з'єднань:
1) чотирьохвалентного вуглецю (С).
2) здатність атомів вуглецю з'єднуватися між собою і утворювати відкриті ланцюги.

На основі цих положенні в 1861 році А. М. Бутлеров створив теорію хімічної будови. Їй підкорився весь ряд жирних сполук. Але ось ряд ароматичних з'єднань, здавалося б, випадав з кола нових уявлень. Найпростіший і найважливіший його представник - бензол - виявляв дивну особливість: його молекула складалася з шести атомів вуглецю і шести атомів водню, причому всі його монозамешенние не давали ізомерів. Іншими словами, якою б водень в бензолі не був заміщений, скажімо, на хлор (при хлоруванні бензолу) або на нітрогрупу (при його нитровании), в результаті завжди виходив один і той же хлорбензол або один і той же нітробензол.

Це значило; що у бензолу всі шість атомів водню абсолютно однакові між собою на відміну, наприклад, від пентану, де при заміщенні одного водню на хлор можуть утворитися три різні ізомери.

Всі спроби представити будову бензолу, виходячи з прийнятих вже теоретичних положенні, кінчалися безрезультатно. Якщо є шість атомів вуглецю, то, очевидно, 18 одиниць валентності йдуть у них на взаємній їх насичення, а решта 6 одиниць - на з'єднанні з шістьма атомами водню.

Однак легко помітити, що у всіх цих випадках не виконується умова рівноцінності всіх шести атомів водню в молекулі бензолу, оскільки атоми водню, які стоять у атомів вуглецю всередині ланцюга, завжди будуть відмінні від атомів водню, які перебувають при атомів вуглецю по її краях. Проте рішення задачі хіміко-органіки, в тому числі і сам Кекуле, наполегливо шукали в площині того чи іншого цепеобразность будови бензолу.

Як тільки виникла нова ідея про вуглецевому кільці, так негайно прийшло і саме рішення задачі, настільки довго мучила уми хіміків. Справді, треба відразу прийняти, що, по крайней мере, дві одиниці валентності у кожного атома вуглецю йдуть на освіту зв'язків з сусідніми атомами вуглецю в кільці бензолу (це, як мінімум, необхідно для того, щоб могло утворитися кільце); третя її одиниця у кожного вуглецю, очевидно, повинна йти на з'єднання з воднем.

Четверта одиниця валентності залишається поки що не пов'язаної. Однак, з огляду на здатність вуглецю утворювати подвійні зв'язку, легко припустити, що залишилися вільними 6 одиниць валентності у вуглецю взаємно попарно насичуються і утворюють три подвійних зв'язку, що чергуються з трьома простими. Звідси виводиться остаточна формула. Виходила сувора шестивісних симетрія для всіх шести атомів вуглецю, а значить, і повна рівноцінність всіх шести атомів водню.

Так було зроблено одне з найчудовіших відкриттів в історії органічної хімії. Пізніше були запропоновані варіанти цієї формули, які намагалися усунути її недоліки, але всі вони в основі своїй мали формулу Кекуле.