Великие химики. В 2-х т. Т. 2 - Калоян Манолов

Исследования Вант-Гоффа привели к открытию нового способа синтеза пропионовой кислоты. Кекуле рекомендовал оформить этот материал как диссертационную работу.

— Думаю, что вам будет очень полезно съездить в Париж к Вюрцу. Он большой специалист по органическому синтезу, и у него есть чему поучиться.

Итак, Вант-Гофф отправился в Париж. К счастью, в лаборатории Вюрца нашлось свободное место. Приняв во внимание отличные отзывы Кекуле, Вюрц тоже предоставил новому практиканту свободу в выборе темы. С большим интересом Вант-Гофф слушал лекции известного парижского профессора, но более всего его привлекали семинары в лаборатории. Здесь собирались сотрудники Вюрца и обсуждали не только проблемы, возникающие в их непосредственной работе, но и все крупнейшие достижения мировой науки. Они регулярно следили за литературой по химии, физике, биологии и другим областям знаний.

Одним из малоизученных направлений в химии была оптическая изомерия. После открытия Луи Пастером свойства винной кислоты образовывать два вида кристаллов, которые обладают совершенно одинаковыми свойствами и различаются лишь своим отношением к поляризованному свету, выяснилось, что некоторые вещества существуют в двух оптически активных формах — левовращающей (L) и правовращающей (D). Раствор одного вида кристаллов вращает плоскость поляризованного света влево, а раствор другого — вправо. В научных журналах стало появляться все больше статей о синтезе новых оптически активных веществ, но теория строения органических соединений не могла дать сколько-нибудь удовлетворительного объяснения этому явлению. Весьма бурными были дискуссии по этому поводу и в лаборатории Вюрца.

В Париже Вант-Гофф сблизился с Жозефом Ашилем Ле Белем[295] из Эльзаса; он был на пять лет старше Вант-Гоффа и уже защитил докторскую диссертацию, но продолжал работать у Вюрца. Молодые исследователи сразу понравились друг другу и вскоре стали неразлучными друзьями. По вечерам, закончив работу в лаборатории, они бродили по живописным улицам Парижа или отправлялись за город.

Надолго запомнились им обоим и лунные ночи на Монмартре, и странные таинственные тени Булонского леса, и чуть слышное журчание Сены у стен Собора парижской богоматери. В эти часы мысли текли свободнее, рождались смелые идеи.

— К каким бы комбинациям мы ни прибегали, структурные формулы не дают нам объяснения, — продолжал разговор Ле Бель.

— Совершенно ясно, что нужно искать новый способ, — согласился Вант-Гофф.

— Может быть, углеродные цепи имеют и другие свойства, которые теория не отражает?

— Несомненно. И решить этот вопрос можно лишь тогда, когда мы изучим случаи оптической изомерии и сравним формулы оптически активных соединений.

— Возможно, ты и прав. Главное решить, с чего же именно начать?..

Загадка оптической изомерии занимала воображение молодых ученых. Вант-Гофф продолжал ломать голову над этой проблемой и в Утрехте, куда он приехал, чтобы представить к защите диссертацию. Впрочем, защита сейчас его почти не волновала, все его мысли были заняты проблемой оптической активности веществ.

В Утрехтском университете была богатая библиотека. Здесь Генри познакомился со статьей профессора Иоганнеса Вислиценуса о результатах исследования молочной кислоты.

Он взял листок бумаги и начертил формулу молочной кислоты. В центре молекулы — опять один асимметрический углеродный атом. В сущности, если четыре различных заместителя заменить атомами водорода, получится молекула метана. Представим, что атомы водорода в молекуле метана расположены в одной плоскости с атомом углерода. Вант-Гофф был поражен неожиданно возникшей мыслью. Он оставил статью недочитанной и вышел на улицу. Вечерний ветерок теребил его белокурые волосы, он ничего не замечал вокруг — перед глазами стояла только что изображенная им формула метана.

Но насколько вероятно, что все четыре водорода расположены в одной плоскости? В природе все стремится к состоянию с минимальной энергией. В данном случае это происходит лишь тогда, когда атомы водорода располагаются в пространстве равномерно вокруг углеродного атома. Вант-Гофф мысленно представил, как могла бы выглядеть молекула метана в пространстве. Тетраэдр! Конечно же, тетраэдр! Это наиболее выгодное расположение! А если атомы водорода заменить четырьмя различными заместителями? Они могут занять два различных положения в пространстве. Неужели это и есть решение загадки? Вант-Гофф бросился назад, в библиотеку. Как такая простая мысль до сих пор не пришла ему в голову? Различия в оптических свойствах веществ связаны прежде всего с пространственным строением их молекул.

На листке бумаги возле формулы молочной кислоты появилось два тетраэдра, причем один был зеркальным отображением другого.

Вант-Гофф ликовал. Молекулы органических соединений имеют пространственное строение! Это же так просто… Как это никто до сих пор не догадался? Он должен немедленно изложить свою гипотезу и опубликовать статью. Не исключена ошибка, но если его догадка окажется верной… Вант-Гофф достал чистый лист бумаги и написал заголовок будущей статьи: «Предложение применять в пространстве современные структурно-химические формулы вместе с примечанием об отношении между оптической вращательной способностью и химической конструкцией органических соединений». Название получилось довольно длинным, но оно точно отражало поставленную цель и основной вывод.

«Я позволю себе в этом предварительном сообщении выразить кое-какие мысли, которые могут вызвать дискуссию», — начал свою статью Вант-Гофф.

Намерения автора были самыми прекрасными, идеи оригинальными и многообещающими, но небольшая статья, напечатанная на голландском языке, осталась не замеченной европейскими учеными. Один только Бюи Балло, профессор физики в Утрехтском университете, оценил ее по достоинству.

— Блестящая гипотеза! По-моему, она вызовет переворот в органической химии, но об этом вы должны позаботиться сами. Нужно сделать вашу статью широко известной, переведите ее на французский язык и отправьте для публикации в Париж.

22 декабря 1874 года Вант-Гофф защитил диссертацию и стал доктором математики и натурфилософии[296]. Это звание давало ему возможность начать работу в качестве ассистента. Но где? Ни в одном из университетов Голландии подходящего места не было, поэтому он уехал в Роттердам к родителям и прежде всего занялся переводом статьи.

Идею пространственного строения молекул Вант-Гофф развил не только для того, чтобы объяснить явления оптической изомерии. В своей статье он дал простое объяснение и геометрической изомерии. Рассмотрев строение фумаровой и малеиновой кислот, он схематически показал, что две их карбоксильные группы могут находиться с одной или с двух противоположных сторон относительно плоскости двойной связи между атомами углерода.

Новая статья Вант-Гоффа «Химия в пространстве»[297], где он высказал все эти соображения, послужила началом нового этапа в развитии органической химии. Вскоре после ее выхода из печати, в ноябре 1875 года, Вант-Гофф получил письмо от профессора Вислиценуса, который преподавал органическую химию в Вюрцбурге и был одним из известнейших специалистов в этой области. «Я хотел бы получить согласие на перевод Вашей статьи на немецкий язык моим ассистентом доктором Германом, — писал Вислиценус. — Ваша теоретическая разработка доставила мне большую радость. Я вижу в ней не только чрезвычайно остроумную попытку объяснить до сих пор непонятные факты, но верю также, что она в нашей науке…приобретет эпохальное значение».

Перевод статьи вышел в свет в 1876 году[298]. К этому времени Вант-Гоффу удалось получить место ассистента физики в Ветеринарном институте в Утрехте.

Особая «заслуга» в популяризации новых взглядов Вант-Гоффа принадлежала профессору Герману Кольбе из Лейпцига, который высказался против статьи, и притом в довольно резком тоне. В своих замечаниях по поводу статьи Вант-Гоффа он написал: «Какой-то доктор Я. Г. Вант-Гофф из Ветеринарного института в Утрехте, видимо, не имеет вкуса к точным химическим исследованиям. Ему значительно удобнее воссесть на Пегаса, (вероятно, взятого напрокат в Ветеринарном институте) и провозгласить в своей «Химии в пространстве», что, как ему показалось во время смелого полета к химическому Парнасу, атомы расположены в межпланетном пространстве»[299]. Естественно, каждого, кто прочел эту резкую отповедь, заинтересовала теория Вант-Гоффа. Так началось ее быстрое распространение в научном мире. Теперь Вант-Гофф мог бы повторить слова своего кумира Байрона: «Однажды утром я проснулся знаменитостью». Через несколько дней после опубликования статьи Кольбе Вант-Гоффу была предложена должность преподавателя в Амстердамском университете, а с 1878 года он становится профессором химии.