Цианаты

Витализм теориясының мүлдем күйреуіне өткен ғасырдың алпысыншы жылдарында майлардың (1854 ж., М. Бертло), қанттың (1861 ж., А.М. Бутлеров) синтездік жолмен алынуы үлкен себеп болды. Осы уақыттан басталып органикалық химияның өте күшті қарқынмен дамуы басталады.

Органикалық заттардың табиғатын, олардың өзіндік қасиеттерін түсініп білу – олардың молекулалық құрамын, құрылысын зерттеуден басталуы керектігі – ендігі жерде ғалымдар ізденісінің қажеттігіне айналды. Ғалымдар органикалық заттардың қасиеттерін олардың молекулаларының құрылысында деп біліп, әртүрлі ұсыныстар, теориялар жасай бастады. Сөйтіп, ХІХ ғасырдың ортасынан бастап органикалық химия өз алдына жеке ғылым ретінде біржола қалыптасты.

Өз алдына ғылым болып дами бастағанына жүз елу жылдай уақыт болған органикалық химия кейінгі 20 – 30 жыл ішінде өте қарқынды дамыды. Оған себеп, органикалық химиямен тығыз байланысты басқа жаратылыстану ғылымдарының зор жетістіктерге жетуі. Атап айтқанда: кванттық химияның есептеу әдістерін, молекулалық механиканың жетістіктерін, заттар құрамын анықтауда физика – химиялық жаңа әдістерді пайдалану, сонымен қатар күрделі органикалық синтездеу стратегиясының мүлдем өзгеріп кетуі, міне, осының бәрі, органикалық химияның әлі де қалыптасқан ұғымдарына, түсініктеріне бүгінгі күннің ғылыми – техникалық дәрежесінде сын көзбен қарап, өзгертулер, жаңа мағыналы түсініктер енгізуді талап етеді.

Бүгінде органикалық химияны молекулалық құрылымы және соған сәйкес қасиеттері, көміртегінің осы заттың молекуласын құрудағы ерекше қасиеттерімен (тізбек, сақина, қос немесе үш байланыс түзудегі конфигурациялық өзгерістері, көміртегі мен көміртегі немесе көміртегі мен басқа элемент аралығындағы химиялық байланыстар, молекуладағы көміртегі атомдарының бір – біріне, немесе көміртегіне басқа атомдар, атомдар топтарының әсері, т.б.) сипатталатын күрделі заттардың химиясы дегеніміз жөн. Ал, қазірде органикалық химия – көміртекті қосылыстар химиясы дей салу, органикалық заттар туралы ұғымның шеңберін тым тарылтып жібереді. Олай дейтініміз, құрамында көміртегі бар толып жатқан органикалық емес заттардың да бар екенін ескерсек те жеткілікті.

Органикалық химияның негізгі объектісі - көміртегінің басқа элементтермен қосылыстары және олардың қасиеттері. Бұл мәселені шешуде органикалық химия ғылым ретінде зерттеулерін заттардың молекулалық құрылыстарын анықтаудан бастайды.

Заттардың құрылысын зерттеудегі органикалық химияның даму тарихын мына төмендегідей кезеңдерге бөлуге болады:

а) органикалық заттардың құрылыс теориясына дейінгі кезең (ХІХ ғасырдың 30 – 40 жылдар аралығы);

ә) заттардың химиялық құрылыс теориясы және стереохимия туралы классикалық теорияның дәуірі (ХІХ ғасырдың 40 – 60 жылдар аралығы);

б) заттар құрылысы туралы электрондық және квант – механикалық көзқарастардың қалыптасқан кезі (ХІХ ғасырдың 60 – жылдарынан бастап, бүгінгі күнге дейін).

Бұл кезеңдердің біріншісінде органикалық заттар жөніндегі сол кездегі барлық ұғымдарды біріктіруге тырысқан радикалдар теориясы пайда болды.

РАДИКАЛДАР ТЕОРИЯСЫ

Радикалдар теориясының негізін қалаушылар Якоб Берцелиус, неміс ғалымдары Юстус Либих (1803 - 1873), Фридрих Велер (1800 - 1882) және т.б. Теорияның тууына тікелей себеп болған, соңғы екі ғалымның бензой қышқылы және оның туындыларымен жүргізген жұмыстарының қорытындылары еді. Олар бензой қышқылының бірнеше туындыларын зерттей отырып, бұл қосылыстардың барлығының молекулалық құрамында белгілі бір атомдардың жиынтығы С₇Н₅О үнемі кездесіп отыратындығын байқаған. Мысалы, мынадай қосылыстарда:

С₇Н₆О немесе С₆Н₅СНО (бензальдегид),

О

С₇Н₅ОСІ немесе С₆Н₅С (хлорлы бензоил ),

СІ

С₇Н₅ООН немесе С₆Н₅СООН (бензой қышқылы ),

О

С₇Н₅ОNН₂ немесе С₆Н₅С (бензой қышқылының амиді).

NН₂

Өзгеріссіз бір заттан екінші заттың құрамына ауысып отыратын атомдар тобының жиынтығын олар «р а д и к а л» деп атаған. Радикалдар қатарына олар сонымен қатар СН₃СО немесе С₂Н₃О – ацетилді, т.б. қалдықтарды жатқызған. Басқаша айтқанда, олар: барлық органикалық заттардың молекулалық құрамында екі түрлі бөлшек бар:

- оның бірі бір қосылыстың құрамынан екінші қосылыстың құрамына химиялық реакциялар кезінде өзгеріссіз ауысып отыратын бөлшек (радикалдар), ал екіншісі химиялық өзгеріске ұшырайтын бөлшектер деп ұқты.

Радикалдар теориясының тұжырымын былай деп көрсетуге болар еді.

а) барлық органикалық заттардың құрамында әрдайым оң зарядталған

радикалдар бар;

ә) радикалдар әрдайым тұрақты, олар бір заттан екінші заттың құрамына ешқандай өзгеріске ұшырамай ауысып отырады;

б) радикалдар бос күйінде, ешбір заттардың құрамына кірмей – ақ, өз алдына өмір сүре алады.

Алайда, аз уақыттан соң – ақ радикалдар теориясының тұжырымдарына қарама – қарсы келетін фактілер тым көбейіп кетті. Олардың ішіндегі ең бастысы Француз ғалымы Жан Батист Дюманың (1800 - 1884) жұмыстарының қорытындысы болды. Жан Дюма қазірде «м е т а л е п с и я» деп жүрген реакцияны ең алғаш ашқан химик. Ол органикалық заттардың көпшілігіне хлорды әрекеттестіргенде, хлор атомдарының әлемдегі заттың құрамындағы «р а д и к а л» деп саналатын бөлшектеріндегі сутегінің атомдарын реакция кезінде біртіндеп ығыстырып шығаратынын байқаған. Сонымен қатар, әрбір реакцияға түскен хлордың бір эквивалентіне сәйкес, реакциядан бір эквивалент сутегі хлорсутек (НСІ) түрінде бөлініп шығатыны және жаңадан алынған заттардың жалпы қасиеттеріндегі реакцияға дейінгі алынған заттың қасиеттеріне ұқсастық, аса үлкен айырмашылықтың болмауы.

Мысалы, Ж. Дюманың іске асырған мына төмендегідей реакцияларын қарастырайық:

СІ₂ СІ₂

СН₃СООН СІСН₂СООН

- НСІ - НСІ

сірке қышқылы монохлорсірке қышқылы

СІ₂

СІ₂СНСООН СІ₃ССООН

- НСІ

дихлорсірке қышқылы трихлорсірке қышқылы

Бұл реакциялар схемасында көрсетілген: сірке қышқылы, монохлор-, дихлор – және трихлорсірке қышқылдарының бәрі бір негізді қышқылдар. Яғни олардың физикалық және химиялық қасиеттерінде жалпы ұқсастықтар көп. Кейінгі үш қышқыл сірке қышқылынан алынып отыр және оны мүмкін етіп отырған жағдай сірке қышқылының СН₃СООН молекуласындағы СН₃ – метил радикалының химиялық реакциялар кезінде өзгеріске ұшырауы. Сонымен радикалдар химиялық өзгерістерге ұшырамайды деген ұғымға соққы берілді.

Ендігі жерде, заттардың қасиеттерін анықтайтын сол заттың молекуласын құрастырып тұратын атомдардың түрі немесе сапасы ғана емес, сонымен бірге атомдардың молекуладағы орналасу тәртібі, олардың бір – бірімен байланысу типтері деген ұғым орнығып, қалыптаса бастады.

Радикалдар теориясы өзінің кемшіліктеріне қарамастан, органикалық химияның дамуында келелі із қалдырды: химия саласында «р а д и к а л» деген жаңа ұғым қалыптасты. Радикалдар жеке өз алдына өмір сүре алатын бөлшектер деген болжау да өзін ақтады. Сонымен қатар, радикалдар теориясын негіздеушілердің: белгілі бір атомдар тобы ешбір өзгеріске ұшырамай бір заттың құрамынан екінші заттың құрамына ауысып отырады деген көзқарастары да осы күндері орасан көптеген химиялық реакциялардың қорытындыларымен дәлелденіп отыр.

Радикалдар теориясы тек қана химия емес, көптеген ғылымдардың дамуына ықпал - әсер еткен теория және керісінше, оның тууына себеп болған басқа жаратылыстану ғылымдары (әсіресе, физика). Радикалдар теориясының негізгі қалаушы Я. Берццелиустің: барлық органикалық заттардың молекуласы қарама – қарсы электр зарядтары бар екі бөлшектен тұрады, - деуіне себеп болған, - сол кезде үстем болған Фарадей заңдарының (әсіресе, электролиз заңдарының) әсері еді.

Я. Берцелиустің кезінде әлемге әйгілі болған элементтердің химиялық тектестігінің э л е к т р о х и м и я л ы қ т е о р и я с ы н дамытушы, химия саласында дуалистік (дүниенің негізі бір – біріне бағынбайтын, тең праволы екі нәрседен – «рухтан» және «материядан» басталады деп танып, материализм мен идеализмді үйлестіруге тырысатын) ағымды уағыздаушы болғанын айта кету қажет. Олай болса, дүние танудағы бұндай қате көзқарастың радикалдар теориясының кемшіліктерін қоюлата түскені белгілі.

ТИПТЕР ТЕОРИЯСЫ

Типтер териясының пайда болуына әсер еткендер мыналар еді:

а) Ж.Дюманың жұмыстары;

ә) ХІХ ғасырдың 40 – жылдарында пайда болған «г о м о л о г и я» туралы ілімнің табыстары;

б) органикалық заттардың орасан көп жаңа түрлерінің ашылуы және олардың көпшілігінің қасиеттеріндегі тектестіктің болуы. Олай болса, осы заттардың арасындағы тектестік ненің себебінен туады деген сұрақтың тууы;

в) заттарды қасиеттерінің тектестігіне қарап жіктеудің басталуы;

г) өзгеріске ұшырамайды дейтін радикалдарды бөліп алу жолында жасалған тәжірибелердің сәтсіздікпен аяқталуы.

Бұл теория ХІХ ғасырдың қырқыншы жылдарынан басталып, алпысыншы жылдарға дейін органикалық химияға тиянақты қызмет атқарды. Негізін қалаушылар француз ғалымы Шарль Фредерик Жерар (1816 - 1856), неміс химигі Август Кекуле (1829 - 1896) және т.б.

Олар заттарды біртұтас қалпында (радикалшылдар сияқты зат екі түрлі бөлшектен тұрады демей) қарастырып, өз жұмыстарында заттарды молекулалық құрамына қарай түрлі – түрлі типтерге бөлді және тек олардың өзара өзгерістері мен химиялық реакцияларын сипаттауға тырысты. Кейінірек бұл теория Ш. Жерардың «т и п т е р д і ң у н и т а р л ы т е о р и я с ы» деп аталып кетті. Оның негізі мынада еді:

а) органикалық және бейорганикалық заттардың реакцияларының арасында бір типтестік, яғни тектестік бар, оның себебі – олардың молекулалық құрылыстарының тектестігі. Кейбір органикалық заттардың молекуласы судың молекуласының типімен, қайсы біреулері – хлорсутектің, ал енді біреулері сутегінің молекуласы типінде құрылған. Олай болса, заттың құрамындағы сутегінің орнына басқа атомды, не атомды тобын қою арқылы жаңа зат алуға болады, - деп көрсетті. Мысалы, бұл тұжырымды мынадай схемамен көрсетуге болар еді:

С₂Н₃О СН₃

О О

Н Н

сірке қышқылы метил спирті

С₂Н₃О Н С₂Н₅

О О О

СН₃ Н Н

Поиск по сайту: