Уксусная

Уксусная кислота (хим.); строение ее. - Строение У. кислотызаинтересовало химиков со времени открытия Дюма трихлоруксусной кислоты,так как этим открытием был нанесен удар господствовавшей тогдаэлектрохимической теории Берцелиуса. Последний, распределяя элементы наэлектроположительные и электроотрицательные, не признавал возможностизамещения в органических веществах, без глубокого изменения иххимических свойств, водорода (элемента электроположительного) хлором(элементом электроотрицательным), а между тем по наблюдениям Дюма("Comptes rendus" Парижской академии, 1839) оказалось, что "введениехлора на место водорода не изменяет совершенно внешних свойствмолекулы...", почему Дюма и задается вопросом "покоятся лиэлектрохимические воззрения и представления о полярности, приписываемоймолекулам (атомам) простых тел, на столь ясных фактах, чтобы их можнобыло считать предметами безусловной веры; если же их должнорассматривать как гипотезы, то подходят ли эти гипотезы к фактам?...Должно признать, продолжает он, что дело обстоит иначе. В неорганическойхимии путеводной нитью нам служит изоморфизм, теория, основанная нафактах, как хорошо известно, мало согласных с электрохимическимитеориями. В органической химии ту же роль играет теория замещения... иможет быть будущее покажет, что оба воззрения более тесно связаны междусобою, что они вытекают из одних и тех же причин и могут быть обобщеныпод одним и тем же названием. Пока же на основании превращения У.кислоты в хлоруксусную и альдегида в хлоральдегид (хлорал) и из тогообстоятельства, что в этих случаях весь водород может быть замещенравным ему объемом хлора без изменения основного химического характеравещества, можно вывести заключение, что в органической химии существуюттипы, которые сохраняются и тогда, когда на место водорода мы вводимравные объемы хлора, брома и йода. А это значит, что теория замещенияпокоится на фактах и при том наиболее блестящих в органической химии".Приводя эту выдержку в своем годовом отчете шведской академии("Jahresbericht etc.", т. 19, 1840, стр. 370). Берцелиус замечает: "Дюмаприготовил соединение, которому он придает рациональную формулуC4Cl6O3+H2O (Атомные веса современные; трихлоруксусная кислотарассматривается, как соединение ангидрида с водою.); это наблюдение онпричисляет к faits les plus eclatants de la Chimie organique; это -основание его теории замещения. которая, по его мнению, опрокинетэлектрохимические теории..., а между тем оказывается, что стоит толькоего формулу написать несколько иначе, чтобы иметь соединение щавелевойкисл. с соответственным хлоридом, C2Cl6+C2O4H2, который остаетсясоединенным со щавелевой кислотою и в кислоте, и в солях. Мы,следовательно, имеем дело с таким родом соединения, примеров которогоизвестно много; многие... как простые, так и сложные радикалы обладаюттем свойством, что их кислородсодержащая часть может вступать всоединение с основаниями и их лишаться, не теряя связи с хлорсодержащейчастью. Это воззрение не приведено Дюма и не подвергнуто им опытнойпроверке, а между тем, если оно верно, то у нового учения,несовместимого, по Дюма, с господствовавшими до сих пор теоретическимипредставлениями, вырвана из под ног почва и оно должно пасть".Перечислив затем некоторые неорганические соединения, подобные, по егомнению, хлоруксусной кислоте (Между ними Берцелиусом приведен и хлорангидрид хромовой кислоты - CrO2Cl2, который он считал за соединениенадхлорного хрома (неизвестного и по сие время) с хромовым ангидридом:3CrO2Cl2=CrCl6+2CrO3), Берцелиус продолжает: "хлоруксусная кислота Дюма,очевидно, принадлежит к этому классу соединений; в ней радикал углеродасоединен и с кислородом, и с хлором. Она может быть, следовательно,щавелевой кислотою, в которой половина кислорода замещена хлором, или жесоединением 1 атома (молекулы) щавелевой кислоты с 1 атомом (молекулой)полуторохлористого углерода - C2Cl6. Первое предположение не может быть принято, потому что онодопускает возможность замещения хлором 11/2, атомов кислорода (ПоБерцелиусу щавелевая кислота была C2O3.). Дюма же держится третьегопредставления, совершенно несовместимого с двумя вышеизложенными, покоторому хлор замещает не кислород, а электроположительный водород,образуя углеводород C4Cl6, обладающий теми же свойствами сложногорадикала, как и C4H6 или ацетил, и способный якобы с 3 атомами кислородадавать кислоту, тожественную по свойствам с У., но, как видно изсравнения (их физических свойств), вполне от нее отличную". НасколькоБерцелиус в то время был глубоко убежден в различной конституции У. итрихлоруксусной кислоты, видно хорошо из замечания, высказанного им втом же году ("Jahresb.", 19, 1840, 558) по поводу статьи Жерара ("Journ.f. pr. Ch.", XIV, 17): "Жерар, говорит он, высказал новый взгляд насостав спирта, эфира и их производных; он следующий: известноесоединение хрома, кислорода и хлора имеет формулу = CrO2Cl2, хлорзамещает в нем атом кислорода (Подразумевается Берцелиусом 1 атомкислорода хромового ангидрида - CrO3). У. кислота C4H6+3O заключает всебе 2 атома (молекулы) щавелевой кислоты, из которых в одном веськислород замещен водородом = C2O3+C2H6. И такой игрой в формулызаполнены 37 страниц. Но уже в следующем году Дюма, развивая далее идеютипов , указал, что, говоря о тожестве свойств У. и трихлоруксуснойкислоты, он подразумевал тожество их химических свойств, наглядновыражающееся, напр., в аналогии распадения их под влиянием щелочей: C2H3O2K + KOH = CH4 + K2CO8 и С2Cl3O2K + KOH = CHCl3 + K2CO8, так какCH4 и CHCl3 являются представителями одного и того же механическоготипа. С другой стороны, Либих и Греэм публично высказались за большуюпростоту, достигаемую на почве теории замещения, при рассмотрениихлоропроизводных обыкновенного эфира и эфиров муравьиной и У. кисл.,полученных Малагутти, и Берцелиус, уступая давлению новых фактов, в 5-мизд. своего "Lehrbuch der Chemie" (Предисловие помечено ноябрем 1842 г.), на стр. 709, позабыв свой резкий отзыв о Жераре, нашел возможнымнаписать следующее: "Если мы припомним превращение (в тексте разложение)У. кислоты под влиянием хлора в хлорощавелевую кислоту (Хлорощавелевой -Chloroxalsaure - Берцелиус называет трихлоруксусную кисл. ("Lehrbuch", 5изд., стр. 629).), то представляется возможным еще другой взгляд насостав У. кислоты (У. кисл. называется Берцелиусом Acetylsaure.), аименно - она может быть сочетанной щавелевой кислотой, в которойсочетающейся группой (Paarling) является C2H6, подобно тому, каксочетающейся группой в хлорощавелевой кислоте является C2Cl6, и тогдадействие хлора на У. кислоту состояло бы только в превращении C2H6 вC2Cl6. Понятно, нельзя решить, является ли такое представление болееправильным..., однако, полезно обратить внимание на возможность его".Таким образом Берцелиусу пришлось допустить возможность замещенияводорода хлором без изменения химической функции первоначального тела, вкотором происходить замещение. Не останавливаясь на приложении еговоззрений к другим соединениям, перехожу к работам Кольбе, который дляУ. кислоты, а затем и для других предельных одноосновных кислот нашелряд фактов, гармонировавших со взглядами Берцелиуса (Жерара). Исходнойточкой для работ Кольбе послужило изучение кристаллического вещества,состава CCl4SO2, полученного ранее Берцелиусом и Марсэ при действиицарской водки на CS2 и образовавшегося у Кольбе при действии на CS2влажного хлора. Рядом превращений Кольбе (См. Kolbe, "Beitrage znrKenntniss der gepaarten Verbindungen" ("Ann. Ch. u. Ph.", 54, 1845,145).) показал, что это тело представляет, выражаясь современным языком,хлор ангидрид трихлорометилсульфоновой кислоты, CCl4SO2 = CCl3.SO2Cl(Кольбе его назвал Schwefligsaures Kohlensuperchlorid), способный подвлиянием щелочей давать соли соответственной кислоты - CCl3.SO2(OH) [поКольбе НО + C2Cl3S2O5 - Chlorkohlenunterschwefelsaure] (Атомные веса:H=2, Cl=71, С=12 и О=16; а потому при современных атомных весах она -С4Сl6S2O6H2.) , которая под влиянием цинка замещает сначала один атом Сlводородом, образуя кислоту CHCl2.SO2(OH) [по Кольбе - wasserhaltigeChlorformylunterschwefelsaure (Берцелиус ("Jahresb. " 25, 1846, 91)замечает, что правильные считать ее сочетанием дитионовой кислоты S2O5 схлороформилом, почему он CCl3SO2(OH) называет Kohlensuperchlorur (C2Cl6)- Dithionsaure (S2O5). Гидратная вода, по обыкновению, Берцелиусом непринимается во внимание.), а затем и другой, образуя кислотуCH2Cl.SO2(OH) [по Кольбе - Chlorelaylunterschwefelsaure], а, наконец,при восстановлении током или калиевой амальгамой (реакция незадолгоперед тем была применена Мельсансом для восстановления трихлоруксуснойкислоты в уксусную.) замещает водородом и все три атома Сl, образуяметилсульфоновую кисл. CH3.SO2(OH) [по Кольбе -Methylunterschwefelsaure]. Аналогия этих соединений с хлороуксуснымикислотами невольно бросалась в глаза; действительно, при тогдашнихформулах получались два параллельных ряда, как видно из следующейтаблички: H2O+C2Cl6.S2O5 H2O+C2Cl6.C2O3 H2O+C2H2Cl4.S2O5 H2O+C2H2Cl4.C2O3H2O+C2H4Cl2.S2O5 H2O+C2H4Cl2.C2O3 H2O+C2H6.S2O5 H2O+C2H6.C2O3 Это и неускользнуло от Кольбе, который замечает (I. с. стр. 181): "к описаннымвыше сочетанным сернистым кислотам и непосредственно вхлороуглеродсернистой кислоте (выше - H2O+C2Cl6.S2O5 ) примыкаетхлорощавелевая кислота, известная еще под названием хлоруксуснойкислоты. Жидкий хлороуглерод - ССl (Сl=71, С=12; теперь мы пишем C2Cl4 -это хлороэтилен.), как известно, превращается на свету под влияниемхлора в - гексахлорэтан (по тогдашней номенклатуре -Kohlensuperchlorur), и можно ожидать, что, если бы его одновременноподвергнуть действию воды, то он, подобно хлористому висмуту, хлорнойсурьме и т. д., в момент образования, заместит хлор кислородом. Опытподтвердил предположение". При действии света и хлора на C2Cl4,находившийся под водою, Кольбе получил на ряду с гексахлорэтаном итрихлоруксусную кислоту и выразил превращение таким уравнением: (Так как С2Сl4 может быть получен из CCl4 при пропускании его черезнакаленную) трубку, а ССl4 образуется при действии, при нагревании, Cl2на CS2 то реакция Кольбе была первым по времени синтезом У. кислоты изэлементов.) "Образуется ли одновременно и свободная щавелевая кисл., труднорешить, так как на свету хлор тотчас же окисляет ее в У. кислоту"...Воззрение Берцелиуса на хлоруксусную кислоту "удивительным образом (aufeine tiberraschende Weise) подтверждается существованием и параллелизмомсвойств сочетанных сернистых кислот, и, как мне кажется (говорит КольбеI. с. стр. 186), выходит из области гипотез и приобретает высокуюстепень вероятности. Ибо, если хлороуглещавелевая (Chlorkohlenoxalsaureтак теперь Кольбе называет хлоруксусную кислоту.) имеет состав, подобныйсоставу хлороуглесернистой кислоты, то мы должны считать и У. кислоту,отвечающую метилсернистой, за сочетанную кислоту и рассматривать ее, какметилщавелевую: C2H6.C2O3 (Это взгляд, высказанный ранее Жераром). Неневероятно, что мы будем принуждены в будущем принять за сочетанныекислоты значительное число тех органических кислот, в которых внастоящее время, в силу ограниченности наших сведений - мы принимаемгипотетическиe радикалы... " "Что касается явлений замещения в этихсочетанных кисл., то они получают простое объяснение в томобстоятельстве, что различные, вероятно, изоморфные соединения способнызамещать друг друга в роли сочетающихся групп (als Раarlinge, l. с. стр.187), не изменяя существенно кислых свойств сочетанного с ними тела!"Дальнейшее экспериментальное подтверждение этого взгляда мы находим встатье Франкланда и Кольбе: "Ueber die chemische Constitution der Saurender Reihe (CH2)2nO4 und der unter den Namen "Nitrile" bekanntenVerbindungen" ("Ann. Chem. n. Pharm. ", 65, 1848, 288). Исходя изпредставления, что все кислоты ряда (CH2)2nO4, построены подобнометилщавелевой кислоте (Теперь мы пишем CnH2nO2 и называемметилщавелевую кислоту - уксусной.), они замечают следующее: "еслиформула H2O+H2.C2O3 представляет истинное выражение рациональногосостава муравьиной кислоты, т. е. если ее считать за щавелевую кислоту,сочетанную с одним эквивалентом водорода (Выражение не верно; вместо Нгг. Франкланд и Кольбе употребляют перечеркнутую букву, котораяравноценна 2 Н.), то без труда объясняется превращение при высокойтемпературе муравьинокислого аммония в водную синильную кислоту, потомучто известно, и найдено еще Доберейнером, что щавелевокислый аммонийраспадается при нагревании на воду и циан. Сочетанный в муравьинойкислоте водород участвует в реакции только тем, что он, соединяясь сцианом, образует синильную кислоту: Обратное образование муравьиной кислоты из синильной под влияниемщелочей представляет не что иное, как повторение известного превращениярастворенного в воде циана в щавелевую кислоту и аммиак, с тою лишьразницей; что в момент образования щавелевая кислота сочетается сводородом синильной кисл. ". То, что цианистый бензол (С6H5CN), напр.,по Фелингу, не обладает кислыми свойствами и не образует берлинскойлазури может быть, по мнению Кольбе и Франкланда, поставлено в параллельс неспособностью хлора хлористого этила к реакции с AgNO3, иправильность их наведения Кольбе и Франкланд доказывают синтезом пометоду нитрилов (Нитрилы ими получались перегонкой серновинных кислот сKCN (методом Дюма и Малагутти с Лебланом): R'.SO3(OH)+KCN=R.CN+KHSO4)У., пропионовой (по тогдашнему, мет-ацетоновой,) и капроновой кислоты,Затем, в следующем году Кольбе подверг электролизу щелочные солиодноосновных предельных кислот и, в согласии со своей схемой, наблюдалпри этом, при электролизе У. кислоты, образование этана, угольнойкислоты и водорода: H2O+C2H6.C2O3=H2+[2CO2+C2H6], а при электролизевалериановой - октана, угольной же кислоты и водорода:H2O+C8H18.C2O3=H2+[2CO2+C8H18] . Впрочем, нельзя не заметить, что Кольбеожидал получить из У. кислоты метил (СН3 )', соединенный с водородом, т.е. болотный газ, а из валериановой - бутил C4H9 , тоже соединенный сводородом, т. е. C4H10 (он называет C4H9 валлилом), но в этом ожиданиинадо видеть уступку получившим уже тогда значительные права гражданстваформулам Жерара, который отказался от своего прежнего взгляда на У.кисл. и считал ее не за C4H8O4 каковой формулой, судя по криоскопическимданным, она обладает и на самом деле, а за C2H4O2 , как пишется во всехсовременных учебниках химии. Работами Кольбе строение У. кислоты, авместе с тем и всех других органич. кислот было окончательно выяснено ироль последующих химиков свелась только к делению - в силу теоретическихсоображений и авторитета Жерара, формул Кольбе пополам и к переведениюих на язык структурных воззрений, благодаря чему формула C2H6.C2O4H2превратилась в CH3.CO(OH). А. И. Горбов.