Николай Дмитриевич Зелинский и его вклад в науку

Среди многочисленных открытий работы Николая Дмитриевича Зелинского, посвященные изомерии органических соединений, считаются одним из самых значимых его достижений. До него о явлении изомерии, то есть о существовании соединений с одинаковыми количеством и «качеством» атомов и молекулярной массой, но с различными физическими и химическими свойствами, уже было известно. Это явно вытекало из теории строения органических веществ химика Бутлерова.

Н. Д. Зелинский (крайний слева) в санатории «Узкое» вместе с другими видными учеными

Новые факты не сразу завоевали признание, поэтому в свое время Бутлерову для доказательства справедливости теории пришлось синтезировать все бутиловые спирты — изомеры, имеющие состав C₄H₉OH. Теория была подтверждена практикой: таких спиртов оказалось четыре. Как и все прогрессивные ученые, которые не подвергали сомнению верность теории строения органических соединений Бутлерова, Зелинский широко использовал в работе эти теоретические знания. Однако, проводя исследования с соединениями ряда тиофена, ему никак не удавалось доказать применимость к ним положения теории Бутлерова об изомерии. Все больше ученых склонялось к тому, что это правило для данных соединений не выполняется. Так, согласно теории должны существовать четыре структуры дикарбоновых кислот, производных тиофена.

Однако более чем десяти ученым удалось получить лишь кислоту, которая отвечала первой формуле из списка. В результате таких неудачных экспериментов сложилось стойкое представление о том, что производные тиофена являются исключительными и не подпадают под теорию Бутлерова.

Чтобы опровергнуть это мнение, Зелинский решил пойти по тому же пути, что и Бутлеров, — подтвердить теорию практикой,

Изомеры тиофеновых кислот, предсказанные на основании теории химического строения А. М. Бутлерова

Н. Д. Зелинский (третий слева) в окружении коллег

то есть синтезировать недостающие изомеры кислот тиофена и изучить их физические и химические свойства. Не нужно говорить, что для осуществления такой задумки требовалась не только крепкая убежденность в собственной правоте, но и талант химика. Тщательный анализ путей синтеза помог Зелинскому решить задачу, с которой не удалось справиться исследователям, ранее работавшим в этой области. Итак, Зелинский синтезировал все предсказанные изомеры кислот и доказал их структуру. Вместе с этим он впервые получил и подробно изучил промежуточные вещества, которые использовались в процессе синтеза. Результат этих опытов был описан в магистерской диссертации в 1889 году.

На этом Зелинский не закончил с изомерией — он решил заняться изучением более сложной пространственной изомерии. В рамках теории А. М. Бутлерова ничего не было сказано о расположении атомов молекулы в пространстве. Это и понятно, ведь в то время, чтобы доказать экспериментальные данные, хватало изображения структур на плоскости. Однако со временем стали открываться новые факты, которые приводили ученых в тупик и не могли быть описаны классической теорией строения вещества.

Так, было доказано существование двух винных кислот с одинаковым составом.

Разница между оптическими изомерами несущественна, однако они отличаются точно так же, как левая и правая человеческие ладони. На этом их отличие не заканчивается: в биологических системах такие изомеры имеют разные свойства

Памятная бронзовая медаль, выпущенная к 100-летию со дня рождения Н. Д. Зелинского

Их физические и химические свойства тоже были идентичными, но такая оптическая характеристика, как угол вращения плоскости поляризации света, отличалась: одна из кислот вращала его вправо, а другая — влево.

Было высказано предположение, что различие в оптических свойствах обусловлено тем, что четыре остатка, связанные с атомом углерода, расположены не в одной плоскости, а по углам тетраэдра, в центре которого находится углеродный атом. Из такой теории следовало, что при определенных условиях (все остатки, связанные с углеродом, должны быть разными) может появиться изомерия, зависящая от различного расположения атомов в пространстве. Такую изомерию назвали пространственной, или стереоизомерией, а углерод с разными остатками — асимметричным.

Однако если бы Зелинский не заинтересовался стереоизомерией, никто не знает, как долго просуществовала бы теория без практического подтверждения.

Институт органической химии им. Н. Д. Зелинского (РАН)

Научные интересы Н. Д. Зелинского были широки. Многие его разработки имели практическое применение. Главные его прикладные работы относятся к химии нефти. Его вклад в учение о происхождении нефти значителен. Он синтетически получил углеводороды, содержавшиеся в нефти, и синтезировал свыше двух десятков циклических углеводородов, изучил их свойства, характерные для них реакции, разработал общие методики их получения. Эти работы сыграли особую роль в создании методов переработки нефти и в области нефтехимического синтеза. В 1918 году под Москвой под руководством Н. Д. Зелинского в целях решения проблемы наличия авиационных и смазочных материалов был построен завод для получения бензина. В этом продукте нефтехимической промышленности остро нуждалась молодая советская авиация. Процесс получения нефти был осуществлен на основе предложенного Зелинским процесса каталитического крекинга (разрушения) нефти

Положения теории органического катализа Н. Д. Зелинского и его исследования белков позволили ему сделать вывод, что разрушение белков при пищеварении представляет собой каталитический процесс. Этим ученый внес выдающийся вклад в изучение белковых веществ — носителей живой материи

А все потому, что, несмотря на глубокое теоретическое обоснование нового явления, самих оптических изомеров известно было немного.

Зелинский разработал быстрый, простой и удобный способ получения производных дикарбоновых кислот, являющихся стереоизомерами. Так, ученый с помощью собственного метода получил производные янтарной, глутаровой, адипиновой и пимелиновой кислот. Данные кислоты были интересны тем, что их молекулы содержат не один, как у известной до этого молочной, а два асимметричных атома углерода. Увеличение числа асимметричных атомов влекло за собой появление большого количества стереоизомеров, некоторые из них отличались даже физико-химическими свойствами. Зелинский тщательно изучил эти соединения и не только подтвердил правильность взглядов на пространственную изомерию, но и развил эту теорию.

В Первую мировую войну Зелинский разработал противогаз, что было жизненно необходимо с учетом активного применения противником химического оружия. Важно, что это был первый универсальный противогаз, защищавший от всех отравляющих газов

Краткая биография

Николай Дмитриевич Зелинский родился 25 января (6 февраля) 1861 года в городе Тирасполь Херсонской губернии. Досрочно окончив Тираспольское уездное училище, поступил в одесскую классическую гимназию, а в 1880 году — в Новороссийский университет. После его окончания защитил магистерскую и докторскую диссертации. С 1893 по 1953 год был профессором Московского университета. В 1935-м участвовал в организации Института органической химии АН СССР, где затем руководил несколькими лабораториями (впоследствии этому институту присвоили имя Зелинского). За огромный вклад в развитие химической науки был избран почетным членом Московского общества испытателей природы (1921 год), удостоен звания заслуженного деятеля науки (1926 год), избран членом-корреспондентом АН СССР (1926 год), академиком АН СССР (1929 год). Ему была присуждена премия им. В. И. Ленина и три Государственные премии СССР. В 1945-м был удостоен звания Героя Социалистического Труда, в 1951-м награжден орденом Ленина. Николай Дмитриевич Зелинский скончался 31 июля 1953 года в Москве.

Николай Дмитриевич Зелинский