凯库勒碳原子四价学说和苯分子结构的发现,使混乱的有机化学研究有了一个统一的方向,而奠定有机化学结构学说基础的则是俄国化学家布特列洛夫。
1861年,也就是凯库勒环状碳链理论提出的同一年,布特列洛夫在德国“自然科学家和医生代表大会”上作了题为《论物质化学结构》的报告。在这篇报告中,布特列洛夫系统地提出了有机化学的结构理论,基本上确立了近代有机结构理论。只可惜他晚年离开了自然唯物主义而陷入神学的泥潭。
在有机化学理论发展的漫长过程中,值得一提的还有德国的被人们称为无产阶级的化学家的卡尔·肖莱马。
1834年9月30日,卡尔·肖莱马出生在德国西南部达姆斯塔德城的一个手工业工人家庭。全家11口人都靠着他父亲的木匠手艺来生活,因此家庭非常贫困。
1853年,没有念完中学的肖莱马就不得不辍学,到外乡去独立谋生。肖莱马在中学时代就对化学充满着浓厚的兴趣。他在海德堡一家药房当配药助手时,尽管事情很繁杂,他仍然尽量挤出一点时间到海德堡大学去旁听著名化学家本生的化学课。
随着他对化学认识的加深,一种强烈的化学研究欲望,促使他放弃一切来学习化学。
1895年肖莱马进人吉森大学化学系。虽然只学习了一个学期,但他却充分地利用这短短的一段时间,不仅学习分析化学实验课程,还选修了化学史,这为他后来从事化学研究,打下了初步的基础。
1859年秋,肖菜马来到了英国,在曼彻斯特欧文斯学院当化学教授罗斯科的“私人助手”,两年后,成为该校化学实验的正式助手。从此他开始独立进行科学研究工作。年轻的肖莱马首先将眼光投向一直吵闹的沸沸扬扬的有机化学研究。
虽然此时有机化学界因为凯库勒碳原子四价的提出和环状碳链理论的建立而平静了许多,但还是存在着一些问题,如:
碳原子的四个价是否统一?一些特殊的烷烃是否有两个并行的异构系列?
当时的人们如是说:碳原子的四个价是不同的;烷烃有两个异构系列。但是地位低下的肖莱马却对这些权威人士的结论持怀疑态度。几年的研究经验给了他一种直觉——这些结论不太可靠!
为了证明这种直觉的正确性,他一头扎进了实验室。
从事这项实验就得与脂肪烃打交道,而这种化合物是异常危险的,它具有很强的“腐蚀性”。为了便于直接地观察和研究,肖莱马与别人不同,他采用纯样品进行试验,因此他的脸上常带伤痕。
1864年,肖莱马发表了题为《论〔二〕甲基与氢化乙基的同一性》的科学论文。用实验上的强有力论据证明,乙烷、丙烷都没有异构现象,只是从丁烷起产生异构物,并证实碳原子四个化合价的同一性。
这样,肖莱马就彻底推翻了关于两种烷烃异构系列的碳价相异的全部现存理论,为原子结合理论的定型化打开了一个突破口。
恩格斯为此给予了高度评价,说他是有机化学的奠基人之一。
1871年肖莱马当选为英国皇家学会会员。
肖莱马不仅是一位优秀的化学家,还是一位优秀的共产主义者。早在60年代初期,他就和恩格斯相识,结下了深厚的革命友谊,又通过恩格斯与马克思相识并很快成为亲密朋友。
肖莱马的家庭出身和社会经历,使他深切感受到阶级压迫的苦难。他一辈子也忘不了一个德国资本家对他说过的话:“马儿应当乖乖干活,以便吃到燕麦。”
基于对资本主义制度的深刻认识,肖莱马在马克思、恩格斯的帮助和影响下,很快地成为了一名自觉的共产主义者,并加入了德国工人阶级政党和共产国际组织。
在革命斗争中,他始终坚定地站在马克思、恩格斯一边,受到了马克思、恩格斯的高度信任,他的住址一度成为马克思、恩格斯的秘密通讯处。(www.xing528.com)
在有机化学研究工作中,肖莱马自觉以马克思主义的辩证唯物论为指导思想,取得了突出成就。不仅如此,他在教学中还增设了“化学哲学”和“化学史”两门课,向学生宣传马克思主义。
可以说,肖莱马是19世纪末唯一在哲学上达到辩证唯物主义水平的先进学者。
正当革命和科学事业都需要肖莱马继续作出贡献时,无情的肺癌夺去了他的生命。
1892年6月27日,肖莱克因医治无效,与世长辞,终年58岁。恩格斯怀着沉重的心情参加了肖莱马的葬礼,并特意在德国社会民主党的中央机关报《前进报》上发表了悼念他的文章。
肖莱马虽然对流行于有机化学界的“类型论”有所突破,但还没有能从立体的角度考虑问题。
1815年,法国化学家比奥发现,某些天然存在的有机化合物在液态或溶液的情况下,有旋光性。这一发现成了建立有机立体化学的一大开端。1874年9月,范霍夫(荷兰化学家)发现了不对称碳原子存在的事实,范霍夫的这一发现,成功地解释了旋光异构。
范霍夫1852年出生在荷兰一个著名的医生家庭中,父亲满心希望他长大后能够继承自己的衣钵,成为一名医学家,但他后来却成为了一名化学家,师承凯库勒学习化学,后来又到法国武兹实验室学习。
在武兹实验室,他发现了甲烷正四面体的空间结构,研究了具有不对称碳原子化合物的旋光异构。
1874年,获得博士学位的范霍夫回到了荷兰的鹿特丹。
第二年,范霍夫把他在凯库勒实验室和武兹实验室多方面的研究成果,写了一篇名为《立体化学》(又译为《空间化学》)的著名论文。
这篇论文,引起化学家们极大的争论。
支持者们说这篇论文是机智而精明的理论,具有划时代的意义。
反对者们则多方进行攻击。一个典型的代表是莱比锡著名化学家柯尔贝,他说:
“范霍夫博士不对精确的化学作认真的研究,而是幻想着乘上希腊神话的神马,用他的《立体化学》宣布自己达到了科学的顶峰,看到了原子在空间如何组成立体结构的,人们要问这神马从哪里来的?这大概是范霍夫从他工作的兽医学院借来的。”
这位著名教授的尖刻攻击,不仅没有扼制住立体化学理论的发展,反而帮助了范霍夫宣传了他的学说,使更多的人了解了立体化学,也使范霍夫“一朝醒来,名声大噪”。
1878年,范霍夫发表了著名专著《有机化学概念》,这部书是有机化学奠基性的著作之一。
范霍夫不仅是有机化学的奠基人,还是物理化学的奠基人。
范霍夫在学术上的贡献极多,一生发表有重要学术价值的论文200多篇,出版专著9部。
1901年,范霍夫荣获了诺贝尔化学奖,他是历史上获得诺贝尔化学奖的第一位专家。
至此,有机化学的立体化学理论才基本完成。
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