Понятие ароматичности.

Название «ароматические соединения» возникло случайно, в связи с тем, что первые соединения этого ряда, выделенные из природных смол и бальзамов, обладали приятным ароматным запахом.

Так, например, еще в ХУ1 веке из бензойной смолы были выделены бензойная кислота и бензиловый спирт; из масла горького миндаля – бензойный альдегид; из толуанского бальзама – толуол; из сосновой смолы – цимол и т.д.

В дальнейшем было установлено, что такое же строение и химические свойства имеют и многие другие вещества, не обладающие приятным ароматным запахом. Поэтому название «ароматические вещества» потеряло свое первоначальное значение.

Немецкий химик Кекуле первым обратил внимание, что многие ароматические соединения в обычных химических превращениях сохраняют характерную циклическую группировку из шести атомов углерода и поэтому бензол, как простейший представитель с шестичленной группировкой был признан родоначальником ароматических соединений.

Бензол был открыт в 1825 году Фарадеем, который выделил его из конденсированных остатков светильного газа, получаемого из каменного угля. Фарадей определил и соотношение углерода и водорода в этом соединении, равное 1:1.

В 1834 году Э.Митчерли при нагревании солей бензойной кислоты (вещества, выделяемого из природных ароматических смол) получил это же соединение и дал ему название бензин. Однако позже Ю.Либих предложил назвать это вещество бензолом.

В 1845 году Гофман выделил бензол при перегонке каменноугольной смолы.

Бензол и ряд его гомологов, а затем и большая группа других соединений вскоре после их открытия были выделены в группу ароматических соединений, так как обладали особыми «ароматическими свойствами»:

бензол, несмотря на свою глубокую «ненасыщенность» (С 6 Н 6), легко вступал в своеобразные реакции замещения водородных атомов и трудно вступал в реакции присоединения, характерные для алкенов;

другая особенность, отличающая ароматические соединения от алкенов – это их высокая устойчивость, легкость образования в самых различных реакциях и сравнительная трудность протекания реакций окисления;

наконец, весьма характерными являются свойства некоторых производных ароматических углеводородов:

Ароматические амины менее основны, чем алифатические;

Ароматические гидроксильные производные – фенолы, обладают значительно более кислотным характером, чем спирты;

Ароматические галогенпроизводные значительно труднее вступают в реакции замещения, чем алифатические.

Совокупность перечисленных свойств и являлась тем «химическим критерием» с помощью которого определялась принадлежность того или иного вещества к ароматическим соединениям, его «ароматический характер».

2. Развитие представлений о строении бензола. Формула Кекуле.

Структурную формулу бензола как системы циклогексатриена впервые предложил в 1865 году немецкий химик А.Кекуле.

Согласно Кекуле, бензол – замкнутая система с тремя сопряженными двойными связями – циклогексатриен-1,3,5.

Формула Кекуле правильно отражает:

1) элементный состав, соотношение атомов углерода и водорода (1:1) в молекуле бензола;

2) равноценность всех атомов водорода в молекуле бензола (однозамещенные бензола не имеют изомеров – С 6 Н 5 СН 3 , С 6 Н 5 Сl).

Однако, эта формула не отвечает многим особенностям бензола:

1) являясь, согласно формуле Кекуле, формально ненасыщенной системой, бензол в то же время вступает преимущественно в реакции замещения, а не присоединения. Почему бензол не обесцвечивает бромную воду?

2) эта формула не может объяснить высокой устойчивости бензольного кольца;

3) если исходить из формулы Кекуле, у бензола должно быть два орто-изомера. Однако известен только один орто-изомер.

4) и, наконец, формула Кекуле не в состоянии объяснить равенства расстояний между углеродными атомами в реальной молекуле бензола.

Чтобы выйти из этого затруднения, Кекуле был вынужден допустить возможность постоянного изменения положения двойных связей в молекуле бензола и выдвинул теорию «осцилляции», согласно которой двойные связи не фиксированы на одном месте:

В связи с этим понятие «ароматические соединения», «ароматические свойства» приобрели другой смысл.

К ароматическим соединениям стали относит соединений, содержащие шестичленную циклическую группировку с тремя двойными связями (бензольное кольцо) и обладающие особыми физическими и химическими свойствами.

Противоречия между формальной «ненасыщенностью» и своеобразными физическими и химическими свойствами, объясняет только квантовая органическая химия.

Дмитрий Менделеев увидел свою таблицу во сне, и его пример - не единственный. Многие ученые признавались в том, что своими открытиями обязаны своим удивительным снам. Из их снов в нашу жизнь пришла не только таблица Менделеева, но и атомная бомба.

«Нет таких таинственных явлений, которые нельзя было бы понять» - утверждал Рене Декарт (1596-1650), великий французский ученый, философ, математик, физик и физиолог. Однако как минимум одно необъяснимое явление было хорошо известно ему на личном примере. Автор множества открытий, сделанных за свою жизнь в различных областях, Декарт не скрывал, что толчком для его разносторонних изысканий послужило несколько вещих снов, увиденных им в возрасте двадцати трех лет.

Дата одного из таких снов известна точно: 10 ноября 1619 года. Именно в ту ночь Рене Декарту открылось основное направление всех его будущих работ. В том сновидении он взял в руки книгу, написанную на латыни, на первой же странице которой был выведен сокровенный вопрос: «Каким путем мне идти?». В ответ же, по словам Декарта, «Дух Истины раскрыл мне во сне взаимосвязь всех наук» .

Каким образом это произошло, теперь остается только гадать, достоверно известно лишь одно: исследования, толчком к которым послужили его сны, принесли Декарту славу, сделав его крупнейшим ученым своего времени. В течение трех столетий подряд его работы оказывали огромное влияние на науку, а ряд его работ по физике и математике остаются актуальными и до сих пор.

Удивительно, но сны известных людей, подтолкнувших их к совершению открытий, не такая уж редкость. Примером тому может служить сновидение Нильса Бора, принесшее ему Нобелевскую премию.

Нильс Бор: в гостях у атомов

Великий датский ученый, основоположник атомной физики, Нильс Бор (1885-1962) еще на студенческой скамье умудрился сделать открытие, изменившее научную картину мира.

Однажды ему приснилось, что он находится на Солнце - сияющем сгустке огнедышащего газа - а планеты со свистом проносятся мимо него. Они вращались вокруг Солнца и были связаны с ним тонкими нитями. Неожиданно газ затвердел, «солнце» и «планеты» уменьшились, а Бор, по его собственному признанию, проснулся, как от толчка: он понял, что открыл модель атома, которую так давно искал. «Солнце» из его сна было ничем иным, как неподвижным ядром, вокруг которого вращались «планеты»-электроны!

Стоит ли говорить, что планетарная модель атома, увиденная Нильсом Бором во сне, стала основой всех последующих работ ученого? Она положила начало атомной физике, принеся Нильсу Бору Нобелевскую премию и мировое признание. Сам же ученый всю свою жизнь считал своим долгом бороться против применения атома в военных целях: джинн, выпущенный на свободу его сном, оказался не только могущественным, но и опасным…

Впрочем, эта история - лишь одна в длинном ряду многих. Так, рассказ о не менее удивительном ночном озарении, продвинувшем мировую науку вперед принадлежит еще одному Нобелевскому лауреату, австрийскому физиологу Отто Леви (1873-1961).

Химия и жизнь Отто Леви

Нервные импульсы в организме передаются электрической волной - так ошибочно полагали медики вплоть до открытия, сделанного Леви. Еще будучи молодым ученым, он впервые не согласился с маститыми коллегами, смело предположив, что к передаче нервного импульса причастна химия. Но кто будет слушать вчерашнего студента, опровергающего научных светил? Тем более что у теории Леви, при всей ее логичности, не было практически никаких доказательств.

Лишь семнадцать лет спустя Леви, наконец, смог осуществить эксперимент, со всей очевидностью доказывавший его правоту. Идея же эксперимента пришла к нему неожиданно - во сне. С педантичностью истинного ученого Леви подробно рассказал об озарении, посещавшем его на протяжении двух ночей подряд:

«...В ночь перед Пасхальным Воскресеньем 1920 года я проснулся и сделал несколько заметок на обрывке бумаги. Затем я снова уснул. Утром у меня возникло ощущение, что этой ночью я записал что-то очень важное, но я не смог расшифровать свои каракули. Следующей ночью, в три часа, идея снова вернулась ко мне. Это был замысел эксперимента, который помог бы определить, правомочна ли моя гипотеза химической трансмиссии... Я тут же поднялся, пошел в лабораторию и на лягушачьем сердце поставил эксперимент, который видел во сне... Его результаты стали основой теории химической трансмиссии нервного импульса».

Исследования, немалый вклад в который внесли сны, принесли Отто Леви Нобелевскую премию в 1936 году за заслуги в области медицины и психологии.

Еще один знаменитый химик - Фридрих Август Кекуле - не стеснялся во всеуслышание признавать, что именно благодаря сну ему удалось открыть молекулярную структуру бензола, над которой до этого он безуспешно бился много лет.

Змеиное кольцо Кекуле

По собственному признанию Кекуле, много лет он пытался найти молекулярную структуру бензола, однако все его знания и опыт оказались бессильны. Проблема так мучила ученого, что порой он не переставал думать о ней ни ночью, ни днем. Нередко ему снилось, что он уже сделал открытие, однако все эти сны неизменно оказывались лишь обычным отражением его дневных мыслей и забот.

Так было вплоть до холодной ночи 1865 года, когда Кекуле задремал дома у камина и увидел удивительный сон, о котором впоследствии рассказывал так: «Перед моими глазами прыгали атомы, они сливались в более крупные структуры, похожие на змей. Как завороженный, я следил за их танцем, как вдруг одна из «змей» схватила себя за хвост и дразняще затанцевала перед моими глазами. Будто пронзенный молнией, я проснулся: структура бензола представляет из себя замкнутое кольцо!».

Это открытие было переворотом для химии того времени.

Сон настолько поразил Кекуле, что он рассказал его своим коллегам-химикам на одном из научных съездов и даже призвал их внимательнее относиться к своим сновидениям. Безусловно, под этими словами Кекуле подписалось бы немало ученых, и в первую очередь его коллега, русский химик Дмитрий Менделеев, чье открытие, сделанное, во сне, широко известно всем.

Действительно, каждый слышал о том, что свою периодическую таблицу химических элементов Дмитрий Иванович Менделеев «подсмотрел» во сне. Однако как именно это произошло? Об этом в своих мемуарах подробно рассказал один из его друзей.

Вся правда о Дмитрии Менделееве

Оказывается, сон Менделеева стал широко известен с легкой руки А.А.Иностранцева - современника и знакомого ученого, который как-то раз зашел к нему в кабинет и застал его в самом мрачном состоянии. Как вспоминал позднее Иностранцев, Менделеев пожаловался ему на то, что «все в голове сложилось, но выразить таблицей не могу». А позже пояснил, что он трое суток подряд работал без сна, но все попытки сложить мысли в таблицу оказались неудачными.

В конце концов, ученый, крайне утомленный, все-таки лег в кровать. Именно этот сон впоследствии и вошел в историю. По словам Менделеева, все происходило так: «вижу во сне таблицу, где элементы расставлены, как нужно. Проснулся, тотчас записал на клочке бумаги, - только в одном месте впоследствии оказалась нужной поправка».

Но самое интригующее заключается в том, что в то время, когда Менделееву приснилась периодическая система, атомные массы многих элементов были установлены неверно, а многие элементы вообще были не исследованы. Другими словами, отталкиваясь только лишь от известных ему научных данных, Менделеев просто-напросто не смог бы сделать свое гениальное открытие! А это значит, что во сне ему пришло не просто озарение. Открытие периодической системы, для которого у ученых того времени попросту не хватало знаний, можно смело сравнить с предвиденьем будущего.

Все эти многочисленные открытия, сделанные учеными во время сна, заставляют задуматься: то ли великим людям сны-откровения снятся чаще, чем простым смертным, то ли у них просто есть возможность их реализовать. А может быть, великие умы просто мало думают о том, что скажут о них другие, и потому не стесняются всерьез прислушиваться к подсказкам своих снов? Ответом тому - призыв Фридриха Кекуле, которым он завершил свое выступление на одном из научных съездов: «Давайте изучать свои сны, джентльмены, и тогда мы, возможно, придем к истине!» .

Еще в XVII веке немецкий химик Иоганн Глаубер, который открыл еще и глауберову соль – сульфат натрия, перегоняя каменноугольную смолу в стеклянном сосуде, получил смесь органических соединений, в которой содержалось знаменитое впоследствии вещество под названием… а впрочем, об этом стоит поговорить подробнее.

Глаубер получил смесь незнамо чего, в составе которой химики разобрались только лет двести спустя. Вещество, о котором идет речь, впервые выделил в индивидуальном виде вовсе не химик, а великий физик Майкл Фарадей из светильного газа (получаемого при пиролизе каменного угля, в обилии добывавшегося в Англии). Но имени все еще не было, пока в 1833 году другой немец не перегнал соль бензойной кислоты и получил в чистом виде бензол, в честь кислоты так и названный. Сама же бензойная кислота получается возгонкой бензойной смолы, или росного ладана. А это что за птица? Это такая благовонная смола (сравнительно недорогой заменитель настоящего ближневосточного ладана), которая медленно вытекает из надреза на стволе дерева стиракс бензойный, произрастающего в Юго-Восточной Азии. Арабы, путая Яву с Суматрой, называли ее luban jawi (явское благовоние). Европейцы почему-то решили, что lu – это артикль, а оставшийся обрубок слова превратили в «бензоин».

Любопытно, что в словаре Брокгауза и Эфрона отмечается, что ранее это вещество называлось «бензин», как теперь именуют недешевую жидкость, получаемую, в свою очередь, перегонкой другой вязкой субстанции, из-за обладания которой было пролито крови не меньше, чем заливается сегодня бензина в рычащие стада автомобилей. Кстати, по-английски бензол именуется «бензином» и сейчас, а топливо для автомобилей носит название «petrol» (в Англии) или «gas» (в США). По мнению авторов, эта путаница существенно нарушает стройность мироздания.

Бензол – одно из легендарных органических веществ. Неясности со строением его молекулы начались сразу после установления его химической брутто-формулы С 6 Н 6 . Поскольку углерод четырехвалентен, то ясно, что в этой молекуле должны иметься двойные или тройные связи между атомами углерода, к которым прицеплен только один атом водорода – шесть на шесть, больше не имеем. Тройная связь сразу была отвергнута, потому что химические свойства бензола никак не соответствовали свойствам углеводородов ацетиленового ряда с такими связями. Но и с двойными связями было что-то не так – в 60-е годы позапрошлого столетия было синтезировано множество производных бензола, полученных путем присоединения различных радикалов ко всем шести атомам. И оказалось, что эти атомы совершенно равноценны, чего никак не могло получиться при линейном или как-то разветвленном строении молекулы.

Загадку решил очередной немец Фридрих Август Кекуле. Став в возрасте 23 лет доктором химии, этот вундеркинд окончательно определил валентность углерода как четыре; затем именно он стал автором революционной идеи о цепочках углерода. Кекуле вполне заслуженно может считаться «изобретателем» органической химии, ведь это и есть химия цепочек углерода (сейчас, конечно, это понятие несколько расширилось).

Начиная с 1858 года Кекуле напряженно размышляет о строении молекулы бензола. К тому времени уже были известны и теория строения Бутлерова, и формулы Лошмидта, впервые составленные на основании атомной теории, но с бензолом ничего не получалось. И тогда возникает легенда – циклическая формула углерода привиделась Кекуле во сне. Это очень красивая формула, даже две, потому что мы можем расположить двойные связи в молекуле по-разному.

Согласно легенде, Кекуле привиделась змея, составленная из атомов углерода, кусающая себя за хвост. Кстати, это известная фигура – уроборос (от греческого «хвостопожирающий). Хотя этот символ имеет немало значений, наиболее распространенная трактовка описывает его как репрезентацию вечности и бесконечности, в особенности – циклической природы жизни: чередования созидания и разрушения, жизни и смерти, постоянного перерождения и гибели. Образованный, с детства прекрасно знавший четыре языка, Кекуле, конечно же, знал об уроборосе.

Тут авторы вынуждены сделать некоторое замечание о природе мышления обывателя, так называемого «простого человека», хотя кто признается, что он – человек простой? (Лично мы – ни за что!) Так вот, Кекуле приснился бензол. Менделееву – Периодическая таблица, Месропу Маштоцу ангел показал во сне армянский алфавит, а Данте – текст «Божественной комедии». Кому еще что приснилось? Нам кажется, что подобные легенды как-то льстят самолюбию обывателя – присниться-то ведь каждому может, и мне в том числе, а вот что именно – другой вопрос. Стоит ли говорить, что Кекуле работал над установлением формулы бензола, опубликованной в 1865 году, более семи лет каждый день, без выходных, поскольку выключить голову на уик-энд практически невозможно. Менделеев занимался классификацией элементов вообще полтора десятилетия! Вывод прост: надо не спать, а работать, о чем, кстати, писал Борис Пастернак: «Не спи, не спи, художник, / Не предавайся сну, / Ты – вечности заложник / У времени в плену».

Кстати, легенда о сновидении Кекуле воспета в стихах Алексея Цветкова, где поэт (учившийся в свое время на химическом факультете Одесского университета) размышляет о месте химии в нашей жизни:

был бы живописец написал бы маслом

спящему фридриху кекуле является змея

кусающая себя за хвост с намеком

на строение бензольного кольца

сам кекуле в кирасе шлем поодаль

видимо сморило на коротком привале

на фоне багровой зари обозначен

чуткий профиль стреноженного скакуна

но прежде чем формула будет явлена миру

кто-то должен прервать поцелуем

волшебный сон естествоиспытателя ему

уснувшему в канун седана подсунули

отравленное французское яблоко

родине грозит утрата приоритета

змея обернулась углеродным кольцом

валентные связи мелодично осциллируют

миссию можно поручить урании

музе смежной дисциплины поскольку

собственная у химии отсутствует

но чу легким шагом из-за деревьев дева

аллегория германии она лобзает героя

легонько ударяет мечом о плечо

и нарекает его фон штрадониц оба

уносятся в пленительном танце

тут пожалуй подключается хор

по крайней мере так мне видится

мальчики гурьбой высыпают на сцену

нахлобучивают пластиковые пакеты

отплясывают славу химии царице наук

владычице иприта богине фосгена

впрочем живопись уже давно бессильна

это скорее балетное либретто

Картина складывается довольно безотрадная, прямо скажем, но авторы убеждены, что высокая поэзия просветляет, даже когда касается самых мрачных тем.

Вернемся к нашему бензолу. В общем, коллегам Кекуле не понравилось, что одному и тому же веществу можно приписать две формулы. Как-то это не по-людски, то есть не химично как-то. Чего только не придумывали, вплоть до формулы бензола в виде трехмерной призмы Ладенбурга. Впрочем, обратите внимание, что все остальные формулы на этом рисунке – циклические, то есть Кекуле уже решил главную проблему.

Химические реакции бензола с разнообразными веществами не подтвердили правильности ни одной из этих формул, пришлось вернуться к бензолу а-ля Кекуле, но с некоторым добавлением – придумали, что двойные связи этак вот скачут от одного атома углерода к другому и те две формулы Кекуле мгновенно переходят друг в друга, или, пользуясь специальным термином, осциллируют.

Не растекаясь мыслями по древу стиракса бензойного, обрисуем сегодняшнее положение дел с молекулой нашего шестиугольного красавца. Двойных связей в ней не больше, чем сцепившихся за руки обезьянок. Атомы углерода в плоскости соединены обычными одинарными связями. А под и над этой плоскостью парят облака так называемых пи-связей, делающие химические способности каждого из 6 атомов углерода идентичными. Мы не пишем пособие по химии, а в меру сил развлекаемся (чего и уважаемому читателю от души желаем), так что особо интересующиеся могут обратиться за подробными сведениями к любому учебнику органической химии, даже школьному. Молекулу бензола сейчас изображают так (кольцо – это и есть одно из облаков, которое как бы витает над плоскостью страницы нашей книги).

Бензол – самый известный представитель так называемых ароматических соединений, которые (1) содержат кольцо или кольца типа бензольного, (2) относительно устойчивы и (3) несмотря на ненасыщенность (наличие пи-связей), склонны к реакциям замещения, а не присоединения. Так говорит Заратустра, то есть энциклопедия! Собственно, ароматическая система (если верить тому же источнику) – это особое свойство некоторых химических соединений, благодаря которому кольцо ненасыщенных связей проявляет аномально высокую стабильность. Термин «ароматичность» был предложен потому, что первые из открытых таких веществ обладали приятным запахом. Сейчас все не совсем так – многие ароматические соединения пахнут довольно отвратно.

Зачем нам бензол, кроме, конечно, чисто человеческого любопытства? В смысле, с чем его едят и едят ли? А если серьезно, бензол – токсичная бесцветная горючая жидкость, слабо растворимая в воде и с трудом поддающаяся разложению. Используется как добавка к моторным топливам, в химическом синтезе, как прекрасный растворитель – иногда его называют «органической водой», которая способна растворить все что угодно. Именно поэтому его используют, чтобы выделять алкалоиды из растений, жиры из костей, мяса и орехов, чтобы растворять резиновые клеи, каучук, любые другие лакокрасочные материалы.

Однозначно установлена канцерогенность бензола для человека. Кроме того, он вызывает заболевания крови и поражает хромосомы. Симптомы отравления: раздражение слизистых оболочек, головокружение, тошнота, ощущение опьянения и эйфории (бензольная токсикомания). Вследствие малой растворимости бензола в воде он может существовать на ее поверхности в виде постепенно испаряющейся пленки. Последствия кратковременного вдыхания концентрированных паров бензола: головокружение, судороги, потеря памяти, смерть.

Мы нашли два упоминания бензола в русской поэзии. И, признаться, оба они нас разочаровали. Вот молодой Борис Корнилов (1932) написал стихи «Семейный совет». Смотрите, какое энергичное начало, какие прекрасные рифмы:

Ночь, покрытая ярким лаком,

смотрит в горницу сквозь окно.

Там сидят мужики по лавкам -

все наряженные в сукно.

Самый старый, как стерва зол он,

горем в красном углу прижат -

руки, вымытые бензолом,

на коленях его лежат.

Ноги высохшие, как бревна,

лик от ужаса полосат,

и скоромное масло ровно

застывает на волосах.

Это злобный кулак с сыновьями. Ему почему-то очень не нравится, что новая власть собирается отобрать у него все добро, а потом расстрелять или в лучшем случае выслать в Сибирь вместе с семьей. Соответственно, автор изображает его в виде опереточного злодея, играя поэтическими мускулами и не слишком заботясь о правдоподобии деталей. Молодой автор (25 лет) почему-то думает, что сукно – это ткань для богатых мироедов, которые смазывают волосы скоромным (то есть животным – должно быть, сливочным маслом). И моют руки бензолом – ради яркой рифмы с «зол он», поскольку понятно, что в деревне этого вещества сроду не водилось, а руки им не моют даже химики – с какой стати? Но чего не напишешь ради идеологической выдержанности. Тем более что по энергии и образности эти стихи совсем, совсем неплохие. Должно быть, именно поэтому автора не обласкали за эти стихи, а обвинили в «яростной кулацкой пропаганде». А потом, само собой, расстреляли.

И великий Блок нас тоже поначалу огорчил. Бензол для него – только утеха токсикоманов. Между тем использовать его в этих целях можно только от большого отчаяния, он наркотик слабенький и ужасно ядовитый. А стихи называются «Комета».

Ты нам грозишь последним часом,

Из синей вечности звезда!

Но наши девы – по атласам

Выводят шелком миру: да!

Но будят ночь всё тем же гласом -

Стальным и ровным – поезда!

Всю ночь льют свет в твои селенья

Берлин, и Лондон, и Париж,

И мы не знаем удивленья,

Следя твой путь сквозь стекла крыш,

Бензол приносит исцеленья,

До звезд разносится матчиш!

Наш мир, раскинув хвост павлиний,

Как ты, исполнен буйством грез:

Через Симплон, моря, пустыни,

Сквозь алый вихрь небесных роз,

Сквозь ночь, сквозь мглу – стремят отныне

Полет – стада стальных стрекоз!

Грозись, грозись над головою,

Звезды ужасной красота!

Смолкай сердито за спиною,

Однообразный треск винта!

Но гибель не страшна герою,

Пока безумствует мечта!

Впрочем, после внимательного прочтения этого стихотворения у авторов появилось подозрение, что оно написано не без иронии, поскольку смертоносной мощи кометы автор противопоставляет какие-то достаточно приземленные и даже пошловатые достижения человечества («стеклянные крыши», вышивающих девиц, «поезда», «стальных стрекоз» и прочее). Не случайно среди всех этих примет сытой и довольной жизни вдруг оказывается, что наш мир «раскинул хвост павлиний», так что «буйство» его «грез» начинает звучать довольно сомнительно. Возможно, что и бензол вместо опия вставлен с целью поиздеваться над незадачливым токсикоманом.

Из интересных производных нашего героя укажем на фенол, который по своей химической структуре представляет бензол с присобаченной гидрокси-группой –ОН. Когда-то его называли карболовой кислотой или просто карболкой, которая в виде водного раствора дает отлично дезинфицирующую жидкость. Впервые для дезинфекции карболку применил английский врач Джозеф Листер при перевязке больных со сложными переломами (в Америке до сих пор популярен ополаскиватель для полости рта «Листерин», правда уже не содержащий никакой карболки). До той поры сколь-нибудь сложное ранение почти всегда осложнялось инфекцией, а уж при ампутациях конечностей заражение было практически неизбежным. Аппендицит считался смертельным заболеванием – простецкая сейчас операция по удалению аппендикса часто заканчивалась экзитус леталис. Одноногий английский пират Джон Сильвер из знаменитого романа Роберта Льюиса Стивенсона «Остров сокровищ» – чудо британской медицины XVIII века. На самом деле при подобных операциях выживал хорошо, если один из двадцати пациентов. Карболка разрушает ткани вокруг раны, но и убивает находящихся в ней бактерий, так что пациенты Листера удивительно быстро выздоравливали. Тогда Листер начал обрызгивать этим веществом операционную. С тех пор раствор карболовой кислоты стали применять для дезинфекции помещений, одежды и много другого. И в Первую, и во Вторую мировые войны карболка довольно широко использовалась в полевой хирургии, в основном из-за отсутствия других, более совершенных дезинфицирующих средств. Сегодня предпочитают внутренние антисептические средства – прежде всего сульфаниламиды и антибиотики. А нам остается «рокот гитары карболовой» – так писал Мандельштам в 1935 году, вспоминая треньканье гавайской гитары, на которой играл за «халтурной стеной» его «московского злого жилья» (пока оно еще имелось) поэт Кирсанов.

Завершим эту главу тем, что в 1978 году было синтезировано соединение, которое вполне можно было бы назвать «сверхбензолом». Это углеводород, состоящий из 12 сконденсированных друг с другом бензольных колец в форме макроциклического шестиугольника. На одном из химических конгрессов это вещество было торжественно названо «кекулен» – ясно, в честь кого.

И если – что греха таить! – мы испытываем слабость к бензолу за изысканность его структуры, то кекулен достоин еще более страстной любви, не меньше, чем фуллерены, описанные в главке об углероде.

В 1865 году выдающийся немецкий химик Август Кекуле после долгих и мучительных поисков установил первую структурную формулу бензола. Это открытие было исключительно важным: в первом приближении раскрылось строение молекулы бензола, а вместе с ним и всех его производных, играющих чрезвычайно существенную роль в органико-химическом производстве. Этот класс органических веществ (ароматических) долгое время упорно не поддавался теории химического строения. И только благодаря открытию Кекуле этот научный бастион был взят.

Много изменений претерпела формула Кекуле за прошедшее время, но основа, самый принцип ее построения - ее циклический характер - сохраняется неизменным. Варьировались и, вероятно, еще не раз будут варьироваться лишь ее детали.

Попытаемся теперь проанализировать механику открытия Кекуле и, сравнивав его с другими открытиями, сходными с ним в смысле логического построения, выяснить некоторые общие пути научного творчества.

В чем же состоит решающий этап научного открытия?

Суть открытия Кекуле

Еще в 50-х годах XIX века Кекуле установил три важных теоретических положения, касающихся строения органических (углеродистых) соединений:
1) четырехвалентность углерода (С).
2) способность атомов углерода соединяться между собою и образовывать открытые цепи.

На основе этих положении в 1861 году А. М. Бутлеров создал теорию химического строения. Ей подчинился весь ряд жирных соединений. Но вот ряд ароматических соединений, казалось бы, выпадал из круга новых представлений. Простейший и важнейший его представитель - бензол - обнаруживал странную особенность: его молекула состояла из шести атомов углерода и шести атомов , причем все его монозамешенные не давали изомеров. Другими словами, какой бы водород в бензоле ни был замещен, скажем, на хлор (при хлорировании бензола) или на нитрогруппу (при его нитровании), в итоге всегда получался один и тот же хлорбензол или один и тот же нитробензол.

Это означало; что у бензола все шесть атомов водорода совершенно одинаковы между собой в отличие, например, от пентана, где при замещении одного водорода на хлор могут образоваться три разные изомеры.

Все попытки представить строение бензола, исходя из принятых уже теоретических положении, кончались безрезультатно. Если есть шесть атомов углерода, то, очевидно, 18 единиц валентности идут у них на взаимной их насыщение, а остальные 6 единиц - на соединении с шестью атомами водорода.

Однако легко заметить, что во всех этих случаях не выполняется условие равноценности всех шести атомов водорода в молекуле бензола, поскольку атомы водорода, стоящие у атомов углерода внутри цепи, всегда будут отличны от атомов водорода, стоящих у атомов углерода по ее краям. Тем не менее решение задачи химико-органики, в том числе и сам Кекуле, упорно искали в плоскости того или иного цепеобразного строения бензола.

Как только возникла новая идея об углеродном кольце, так немедленно пришло и самое решение задачи, столь долго мучившей умы химиков. В самом деле, надо сразу принять, что, по крайней мере, две единицы валентности у каждого атома углерода идут на образование связей с соседними атомами углерода в кольце бензола (это, как минимум, необходимо для того, чтобы могло образоваться кольцо); третья ее единица у каждого углерода, очевидно, должна идти на соединение с водородом.

Четвертая единица валентности остается пока еще не связанной. Однако, учитывая способность углерода образовывать двойные связи, легко допустить, что оставшиеся свободными 6 единиц валентности у углерода взаимно попарно насыщаются и образуют три двойных связи, чередующихся с тремя ординарными. Отсюда выводится окончательная формула. Получалась строгая шестиосная симметрия для всех шести атомов углерода, а значит, и полная равноценность всех шести атомов водорода.

Так было сделано одно из самых замечательных открытий в истории органической химии. Позднее были предложены варианты этой формулы, пытавшиеся устранить ее недостатки, но все они в основе своей имели формулу Кекуле.

Существует легенда, что Дмитрий Менделеев работал три дня без сна, а когда закрыл глаза, то увидел во сне периодическую таблицу химических элементов. Проснулся он ошеломлённым и всё по памяти перенёс на бумагу. Правда, сам Менделеев относился к этой увлекательной легенде с иронией. «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы решили: сидел и вдруг… готово», - говорил он. Но всё же история знает случаи, когда гениальные идеи действительно приходили своим создателям во сне.

1. Теория относительности

В светлую голову Альберта Эйнштейна гениальные идеи приходили даже, когда он спал. Одной из таких идей стала теория относительности. Он увидел во сне стадо коров, которые стояли у электрической изгороди. Фермер включил ток, а коровы в этот момент синхронно отскочили от заграждения. Но фермер, который наблюдал эту картину с другого края поля, видел другую всё несколько иначе – животные отскакивали друг за другом, как «волна» болельщиков на трибуне. На утро Эйнштейн начал обдумывать свой сон и понял, что одно и то же событие выглядит по разному в зависимости от угла зрения – от деформации времени и пространства.

2. Терминатор

В 1981 году в Голливуде практически никто не знал о Джеймсе Кэмероне, а через три десятилетия он стал режиссёром двух самых кассовых в истории кино фильмов. В начале своей творческой карьеры он просто не знал, что ему написать. Решил всё случай. Будучи в Риме, Кэмерон заболел, а в полубреду увидел странную картину – из взрыва рождается робот. Он разрезан пополам, вооружён ножами и пробует догнать женщину. И хотя Кэмерон чувствовал себя отвратительно, он смог записать свой сон, а когда вернулся в Штаты, создал принесший ему славу персонаж – Терминатора.

3. «Yesterday»

Одну из самых популярных песен группы «Битлс» Пол Маккартни написал во сне. Вот как рассказывал об этом в одном из интервью сам музыкант: «Я уверен, что настоящее озарение приходит тогда, когда его не ищешь. «Yesterday», ставшую одной из самых популярных в мире песен, я услышал во сне. Я долго терзался в утомительных попытках написать что-то подобное, какую-то грустную песню, которая бы отличалась от всего написанного раньше. Идея вертелась в голове, а во сне, вероятно, сработало подсознание. Я проснулся под эту мелодию!»

4. Швейная машина

Швейная машина была изобретена в 1845 году после того, как Элиас Хоу увидел сон-фантасмагорию. Будто его взяли в плен мужчины с копьями и хотели убить. На остриях их копий он заметил отверстия. Эта идея и стала недостающим звеном в создании швейной машины.

5. Нервная система

Ещё в начале 20-го века учёные думали, что информация между нейронами передаётся посредством электрических импульсов. Но как-то доктору Отто Леви приснился необычный сон, который он в полудрёме записал на бумаге. Утром, перечитав свои записки, Леви понял, что работа нервной системы основана на химических реакциях. Впоследствии это открытие принесло ему Нобелевскую премию.

6. Планетарная модель атома

В 1913 году датский учёный Нильс Бор увидел сон, что он очутился на Солнце. Вокруг с огромной скоростью вращались планеты. Проснувшись, он создал планетарную модель строения атомов, за что несколько позже получил Нобелевскую премию.

7. «Постоянство памяти» Сальвадора Дали

«Постоянство памяти» - одна из самых известных картин художника Сальвадора Дали – по признанию художника, «пришла» к нему во сне. «Это воплощение на холсте моего сна», - не раз говорил Дали.

8. ДНК

Американский учёный Джеймс Уотсон в середине XX века увидел во сне двух переплетающихся змей. Это и подтолкнуло его к идее о форме и структуре ДНК.

9. Бальзам для роста волос

Мадам CJ Walker известна как первая в мире женщина миллионер. Она сделала своё состояние в начале 20-го века на косметике. CJ Walker рассказывала, что во сне к ней пришёл незнакомец, который сообщил рецепт средства для быстрого роста волос. Именно это средство и помогло ей заработать.

10. Бензол

Химик Фридрих Кекуле увидел сон о формуле бензола. Он вспоминал: «Мне приснили две змеи. Как заворожённый, я следил за их танцем, как вдруг одна из «змей» схватила себя за хвост и дразняще затанцевала перед моими глазами. Будто пронзённый молнией, я проснулся: структура бензола представляет собой замкнутое кольцо!»

Бывает, что в роли изобретателей выступают не только учёные. Так, в мире есть, как минимум, .