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是会晤德国化学界人士,向他们介绍自己关于有机物质结构的观点,以便在
讨论中改进这一理论,并且公诸于世。
他在化学分组会上作了报告,题目十分简单:《略论物体的化学结构》。
“物体包括的每一个化学原子都参加物体的构成,并具有一定的作用
力。这种力能对周围的其他原子产生影响,结果使原子结合成化学微粒——
分子。我把这种能使原子按一定顺序结合的作用力的分布称为化学结构。由
此可以得出结论,复杂微粒的化学性质取决于组成它的基本微粒的性质、数
量和化学结构。”
布特列洛夫讲得简明扼要,他避开那些不必要的细枝末节,只向听众介
绍了有机物化学结构的新理论。他的报告引起了大家的莫大兴趣,使艾米
尔·艾伦迈尔和奥古斯特·凯库勒产生了极深的印象。直到大家都已离开会
场,他们还在继续交谈。
“碳原子是四价的,并具有连成链状的特性,这种假设是您的理论的一
个基本点。”艾伦迈尔说。
“正是这样”,布特列洛夫肯定地点点头。
“但是第一个得出这个结论的是我的同事凯库勒!”艾伦迈耶尔和凯库
勒交换了一下眼色。
“不错”,布特列洛夫表示同意,“毫无疑问,库柏第一个试图写出有
机化合物的结构式,但这种努力并未成功,因为当时还不具备这种条件。”
凯库勒聚精会神地倾听着,一直凝视着布特列洛夫兴致勃勃的面孔。
“不管怎么说,类型论仍然是我们这门科学的支柱。”凯库勒在竭力掩
饰自己的激动心情。
“类型论?决不是这样!”布特列洛夫提高了声音,“连类型论的创始
人热拉尔自己都不能自圆其说,他一方面否认原子团的存在,另一方面在许
多情况下又利用原子团来解释化合物的性质。例如……”
布特列洛夫忙从书堆里抽出一本小册子,匆匆翻看了一下,查找着要看
的地方。
“我在自己的新理论中坚持的主要论点是:原子化合时相互间占有一定
位置。它们会发生不同反应的原因就在这里。换句话说,它们所以会表现出
不同的性质,也是由这一点决定的,而不是其他。”
“噢,您关于触须的比方非常恰当,”艾伦迈耶尔说,“显而易见,如
果我们把原子价的作用力比做触须,那么在两个原子使邻位或对位的原子价
饱和时就会表现出差别来。可是,对这种既看不见,又不能证明的东西,我
们能不能做这样的类比呢?”
“不错,我们既不知道化学键是什么,也不清楚原子实际上是什么。甚
至我们可以不承认原子在空间进行排布的这个物理概念,但是却无法否认化
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合物的化学性质取决于组成它们的元素之间的结合关系。化学结构理论提供
的方法不仅能解释各种现象,而且能够预见到构成新物质的可能性。”
布特列洛夫的话伤害了凯库勒和艾伦迈耶尔的虚荣心。由于感到类型论
显然无法站得住脚,他们两人已在探索解释有机化学现象的新途径,并且已
经接近提出与布特列洛夫的思想十分类似的概念。可是这位年轻的俄国学者
突然说出并且出色地证明了他们长期以来没有做到的事情。
凯库勒还在为自己辩解,“要知道,即使是这个理论,也可能没有成效”,
“也许是最好回过头来搞老的经验式?也不行。总之,只有当一切都最终明
朗以后,并且积累了足够的事实,能够证明它确实是一种真正的理论,这时
我才能接受它……”
四、化学结构理论的创造者
新理论从此宣告诞生,它需要进一步得到发展,这项工作理当在喀山进
行,因为喀山既是新理论的发祥地,又是新理论创始人工作的地方。但是,
喀山大学的环境相当糟糕,很不利于进行这一工作。
在罗蒙诺索夫时代就已形成一种旧传统:大学教授分成互相敌对的两派
——德国派和俄国派。大学生们也介入了这种错综复杂的关系。他们举行示
威,反对外国教授,向有天才的俄国教师鼓掌致敬 (尽管这种做法受到严格
禁止)。学生运动使政府惊惶失措。老校长无法应付这种复杂局面,因此,
深受学生爱戴和教授尊敬的布特列洛夫受命接替了他的位置。
对布特列洛夫来说,校长职务真是一项难任的沉重负担。他曾三番五次
申请辞职,都没有得到批准,即使在家里也无法摆脱杂务的困扰。只有在花
园里收拾心爱的花时,才能忘掉一天中遇到的乱七八糟、令人心烦的事。他
很爱玩赏亲手栽培的山茶和玫瑰,总是乐此不疲。他的儿子常和他在花园里
一起干活,这时他就向孩子打听学校里的情况,还给孩子讲些关于花的有趣
小故事。
尽管要处理大量行政事务,布特列洛夫还是照旧从事理论研究。很多年
轻有为的科研人员,都在他领导下装备起来的现代化实验室里工作。布特列
洛夫向他们布置了任务,要求必须解决与同分异构现象有关的各种问题。
“只要注意一下原子在分子中的结合顺序,就一定能预见到种类繁多的
物质均会有好几种同分异构体,”布特列洛夫对马尔柯夫尼科夫说,“我想,
我们与波波夫的研究结果您已经知道了吧?”
马尔柯夫尼科夫,杰出的俄国化学家,布特列洛夫的学生,布特列洛夫
学派最有名的代表,俄国化学学会的创始人之一。他的主要著作都是论述有
机化合物结构理论的发展,研究高加索的石油和脂环烃的。波波夫,俄国化
学家,也是布特列洛夫的学生,自1869年起任华沙大学教授。他在早期的研
究工作中,曾通过实验证明碳原子的四个化合价是相同的,还提出过测定酮、
酸、醇、烃的化学成分的分析法,被称为“波波夫分析法”。
马尔柯夫尼科夫听了老师的话,肯定地点点头。
“这些研究成果实际上已彻底推翻了发生论。”根据发生论的观点,同
分异构体的生成是由反应物和制备方法的不同引起的。
“对,”布特列洛夫接着说,“我们用不同方法合成的甲基戊基甲酮却
具有相同的性质,这说明什么呢?这说明决定物质性质的不是它们的制备方
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法,而是原子在它们的分子中的排列顺序。”
“这么说,丙醇应该有两种异构体了。”
“说得对,丁醇有四种。”
布特列洛夫拿来一张纸,写出了化学式。
“直碳链能构成同分异构体,因为氧原子能和碳链末端或中间的碳原子
结合,如果还有支链,会再构成两种同分异构体。”
谈话还有第三人在场,这就是亚历山大·米哈伊洛维奇·扎伊采夫。扎
伊采夫,俄国著名化学家,布特列洛夫的学生,1869年任喀山大学化学教授,
1885年为彼得堡科学院通讯院士。扎伊采夫是一位出色的实验化学家,在有
机化学方面进行的研究工作几乎全和脂肪族化合物有关。他还研究出一系列
用卤化有机锌化合物制取饱和醇和不饱和醇的新合成法,第一个提出对“格
林尼亚反应”的解释。所谓“格林尼亚反应”,是指一种用RMX型的混合有
g
机镁化合物 (格林尼亚试剂)合成有机物的方法,这种反应是法国化学家弗
兰苏瓦·奥古斯特·维克托·格林尼亚于1900年发现的。
此时,扎伊采夫一直沉默不语,三个人中要数他年纪最轻,所以他宁肯
只听不说。他上过喀山大学,现在在布特列洛夫教授领导的实验室里工作。
“我们要想办法合成这些同分异构体。只要合成成功,就能雄辩地证明
新理论正确无误。至于谈到方法问题,”布特列洛夫对扎伊采夫说,“也许
应当这么办:先设法用甲基把乙酰氯中的氯原子置换出来,然后再……”
布特列洛夫的路子完全对头。他用二甲锌作用于乙酞氯,在化学史上最
早制得了最简单的叔醇——叔丁醇,或称三甲醇。此后的文献里很快出现了
合成伯丁醇和仲丁醇获得成功的消息。
从1852年起,学者们就知道异丁醇了,当时从天然植物油中第一次析出
了异丁醇。
现在已无任何异议了——有四种不同的丁醇,它们都是同分异构体。
这是结构理论的一次辉煌胜利!根据布特列洛夫的有机物化学结构理
论,可以正确地解释同分异构现象。他在所著《论某些同分异构现象的不同
解释方法》一文中曾得出结论说:“如果物质的成分相同而性质不同,它们
的化学结构也一定不同”,根据理论预测出来的异构体(异丁烷和异丁烯)
的合成成功,是对布特列洛夫同分异构理论的最好验证。另外马尔柯夫尼科
夫根据预测于1865年证实了丁酸的同分异构现象。
1863年是伟大科学家布特列洛夫一生中最有成就的一年。
成功使他充满信心,同时也向他提出更为艰巨的新任务。必须运用结构
理论来说明有机化学的一切反应和化合物,而主要任务是要写出一部崭新的
有机化学教科书,在书中用新的结构理论观点来分析一切现象。
这已是刻不容缓的事情。