Монография посвящена истории возникновения и развития органической химии в университетах России. Она представляет собой совместный труд научных коллективов из 48 Российских университетов. В книге прослежены внутренние генетические связи и взаимное влияние, которое кафедры и выдающиеся ученые-органики Российских университетов оказывали на развитие друг друга на протяжении всей их истории (с середины 18 века до наших дней). Представлены данные по истории и современной тематике исследований, структуре и учебному процессу в Российских университетах. Разделы монографии расположены в хронологическом порядке – открывает ее история органической химии в колыбели российской и мировой органической химии - Казани, где в трудах А.М. Бутлерова появилось такое понятие, как органическая химия, и завершают разделы, посвященные самым «молодым» с точки зрения органической химии вузам России.

Содержание

ПРЕДИСЛОВИЕ

Более двадцати лет назад я с большим удовольствием прочитал последнюю подробную книгу об истории российской органической химии «Краткий очерк развития органической химии в России», написанную академиком А.Е. Арбузовым и опубликованную Академией наук СССР в 1948 году. В указанной книге Арбузов представил хорошо структурированный и с интересом читаемый обзор развития химической науки в России до конца 1940-х годов. Но с момента появления этой книги прошло семь десятилетий, а Советский Союз теперь превратился в Российскую Федерацию и ряд других независимых стран. Кроме того, в этот период российские химики-органики продолжали делать открытия и создавать новую органическую химию. Таким образом, давно назрела потребность написать обновленную историю органической химии в России, что делает эту книгу важным дополнением современной литературы об этой области науки.

Есть еще одна причина, почему эта книга так важна: в ней русскими химиками рассказана история органической химии в их собственной стране, а также описана история сотрудничества российских университетов и то, как это сотрудничество повлияло на химическое сообщество XXI века в Российской Федерации.

В девятнадцатом веке российские химики-органики были одними из самых творческих работников науки. Более семи десятилетий — с 1842 по 1916 годы — они находились на переднем крае начинаний в органической химии. Их важный вклад начался с открытия Николаем Николаевичем Зининым восстановления нитробензола до анилина – достижения, описанного великим Августом Вильгельмом фон Гофманом такими словами: «Если бы Зинин не сделал ничего более, кроме превращения нитробензола в анилин, то имя его и тогда осталось бы записанным золотыми буквами в истории химии». В последующий период (к началу Первой мировой войны) российские химики-органики опубликовали основополагающие работы по структурной теории органической химии (Бутлеров, Марковников), синтезу спиртов (Бутлеров, Бородин, Зайцев, Вагнер, Реформатский, Фаворский), окислению и восстановлению органических соединений, в том числе реакциям галогенирования (Марковников, Вагнер, Зайцев, Зинин, Бородин, Бейльштейн, Зелинский), химии карбокатионов (Вагнер, Демьянов, Намёткин, Назаров), фосфорорганической химии (А.Е. Арбузов), химии пиридинов и других гетероциклов (Чичибабин), каталитической химии и химии высоких давлений (Ипатьев) и физической органической химии (Меншуткин, Бейльштейн). И число сделавших важные открытия за эти семь десятилетий не ограничивается перечисленными здесь фамилиями.

Как и в упомянутом в начале «Кратком очерке», каждому центру органической химии в Российской Федерации посвящена отдельная глава. Сам «Краткий очерк» состоит из восьми глав: введение; глава 1: от Ломоносова до Бутлерова; глава 2: Казанский университет; глава 3: Санкт-Петербургский университет; главы 4 и 5: Московский университет до (глава 4) и после (глава 5) Зелинского; глава 6: Харьков, Киев и Варшава; глава 7: Одесса, Рига и Юрьев (Дерпт). Последние две главы книги Арбузова касаются университетов в странах, входящих в состав Советского Союза, но уже не являющихся частью Российской Федерации. Все университеты Восточной России (Томский, Екатеринбургский, Омский) в работе Арбузова если и упоминаются, то очень кратко; в этой книге они являются предметом более подробного рассмотрения. Также впервые описываются кафедры органической химии университетов в Иванове, Нижнем Новгороде, Перми, Самаре, Саратове, Ставрополе, Владикавказе и Ярославле.

Эта книга написана на основе двух поистине монументальных статей, опубликованных в «Журнале Органической химии» в сентябре 2017 года и феврале 2018 года. Первая (Антипин И.С. и др. // ЖОрХ, 2017, 53, 1257—1408, Russ. J. Org. Chem. 2017, 53, 1275—1437) написана почти шестьюдесятью соавторами, представляющими тридцать российских кафедр органической химии, и описывает историю и взаимные связи между кафедрами органической химии университетов России. Вторая (Коновалов А.И. и др. // ЖОрХ, 2018, 54, 161—360, Russ J. Org. Chem., 2018, 54, 157—371) имеет более семидесяти авторов, представляющих двадцать девять учреждений, и описывает текущее состояние исследований по органической химии в России. Совместно эти две статьи — прекрасный источник информации, которая включена в настоящую книгу.

Первые четыре главы настоящей книги соответствуют структуре книги Арбузова: за вступлением идет описание университетов Казани, Санкт-Петербурга и Москвы. В каждой из этих трех глав авторы существенно обновили историческое описание по сравнению с «Кратким очерком», и больше внимания уделили химии, подчеркнув тот прогресс, который был достигнут в указанных университетах за семь десятилетий с момента публикации предыдущей книги. Глава 4, в которой описано развитие органической химии в Московском университете, может служить примером содержания книги. В разделе 4.1 обсуждаются четыре различные исторические эпохи органической химии в Московском университете: 1) до прибытия Марковникова; 2) в эпоху Марковникова; 3) после Марковникова и 4) после Зелинского. В этом разделе книги замечательно удалось описать важнейшие достижения химии в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова с момента его основания. Другие разделы этой главы посвящены развитию органической химии в шести других московских университетах: Московском институте тонких химических технологий, Российском национальном медицинском университете им. Пирогова, истории органической и биоорганической химии в высшем медицинском образовании в московских вузах, Российском государственном технологическом университете имени Д.И. Менделеева, Российском университете дружбы народов и Московском государственном педагогическом университете.

Хотя тот факт, что история органической химии многим обязана российским первопроходцам, становится все более очевидным, прогресс в этой области остается медленным и остается огромным объем материала, который еще не доведен до сведения как химиков, так и историков. Данная книга представляет собой ключевой шаг в этом направлении.

David E. Lewis
Professor of Chemistry University of
Wisconsin-Eau Claire Eau Claire, WI 54702
http://people.uwec.edu/lewisd/homepage/lewis.htm
Advanced Organic Chemistry:
https://global.oup.com/ushe/product/advanced-organic-chemistry-
9780199758975?l
Minireviews in Organic Chemistry:
https://benthamscience.com/journals/mini-reviews-in-organic-chemistry/
Eau Claire, Wisconsin, 21 November 2018

Введение

Предлагаемая вниманию читателя монография, посвящённая истории возникновения и развития органической химии в университетах России, является совместным трудом нескольких десятков научных коллективов (48 университетов России). Она представляет собой существенно расширенный и дополненный вариант обзорной статьи по истории и взаимной связи исследований по органической химии в Российских вузах, опубликованной в 9-ом номере «Журнала органической химии» за 2017 год.

Ни один из 96 авторов данного обзора не является профессиональным историком науки, поэтому неудивительно, что основная часть имеющегося в ней фактического материала в той или иной степени известна по биографиям выдающихся химиков-органиков и публикациям отдельных организаций, институтов и кафедр. Однако единой картины, охватывающей основные учебно-научные центры нашей страны, в которых занимались преподаванием и исследованиями в области органической химии, насколько нам известно, до сих пор нет, и это оправдывает появление данной книги, хотя она не претендует на исчерпывающее освещение всей информации. Каждый раздел данного обзора был написан авторами, представляющими тот или иной университет России.

В конце некоторых глав приведены «родословные древа» научных школ, созданных виднейшими учеными, которые позволяют более наглядно проследить генетические связи и взаимное влияние, существовавшее между химиками-органиками разных поколений. Эти древа ни в коей мере не претендуют на исчерпывающее представление всех выдающихся учеников того или иного основателя школы – конечно, число таких учеников было существенно больше, и в родословные древа не включены многие из них, даже самые известные и талантливые. Мы старались включить в «древа» прежде всего тех, кто упомянут на страницах данной книги. Приносим свои искренние извинения тем, кто не найдет свои фамилии на страницах с «древами».

Описание истории любого предмета всегда ставит перед выбором, что важнее – факты, события или же личности, в них вовлечённые? Очевидно, что это во многом определяется их масштабами - и фактов, и личностей, поэтому стиль изложения может сильно меняться по мере его развития. Работая над книгой, мы хотели проследить внутренние генетические связи и взаимное влияние, которое кафедры и выдающиеся ученые-органики Российских университетов оказывали на развитие друг друга на протяжении всей их истории.

Есть еще один важный аспект, который следует учитывать при анализе исторического развития органической химии в России. После блестящего начала, которым мы обязаны великим предшественникам, в России происходили войны и революции, каждый раз уносившие миллионы жизней и погружавшие страну в голод и разруху. Идеологические препоны и репрессии также внесли свой заметный вклад в изоляцию нашей науки от мировой. Вспомним “железный занавес” и разгром теории резонанса в СССР. Поэтому можно только поражаться тому, как в эти трудные времена наша наука и, в том числе, органическая химия продолжали развиваться. Все это наша история, и мы постарались выступать в роли судей при имевшихся конфликтах. Однако нужно помнить, что колесо истории жестоко проехало по судьбам таких великих химиков как Ипатьев, Чичибабин, Баландин, Разуваев и многих других. Тем не менее, были сохранены лучшие традиции российской органической химии и в ряде направлений были достижения действительно мирового уровня.

Само понятие «органическая химия» насчитывает чуть более двух веков. По первоначальному определению Берцелиуса (1807 год) органическая химия - это раздел химии, изучающий вещества, выделенные из организмов и растений. При этом считалось, что эти вещества могут быть получены только в живых системах благодаря «жизненной силе». Однако в 1828 году Фридрих Вёлер в Гёттингене впервые получил органическое вещество - мочевину - в результате упаривания водного раствора цианата аммония, в эксперименте, где участие «жизненной силы» (если не считать усилий экспериментатора) очевидным образом исключалось. Таким образом, именно с 1828 года началась история органической химии, как науки, определяемой теперь как химия углеводородов и их производных.

За относительно короткое время своего существования в качестве самостоятельной научной дисциплины органическая химия прошла несколько периодов. Хотя выделение отдельных этапов в истории науки всегда весьма условно, как правило, начало каждого нового периода связывают с моментами принципиальных изменений в понятийном аппарате науки, с изменением или сменой парадигмы. Это почти всегда сопровождается перестройкой структуры науки, изменением приоритетов научных исследований, возникновением новых областей применения получаемых научных знаний. Думается, что можно выделить следующие этапы в развитии органической химии.

Аналитический период и накопление знаний (конец XVIII века - 60-ые годы XIX века). В этот период большинство химиков занимались самыми разными химическими и физическими проблемами. По существу, все научное сообщество естествоиспытателей было еще единым. Поэтому трудно говорить о междисциплинарных связях органической химии в аналитический период ее развития.

Период становления и развития классической структурной теории (1860-е – 1900-е гг). Методический арсенал органической химии в период становления и развития структурной теории существенно расширился и улучшился. Были усовершенствованы методы выделения, очистки и идентификации веществ, а также методы количественного анализа. В соответствии с главной идеей Бутлерова, основными методами определения строения стали методы последовательной деградации сложных молекул до более простых и методы “встречного” синтеза.

Органический синтез стал основным направлением исследований. Были разработаны основные методы построения углеродных скелетов, введения и трансформации функциональных групп, описаны и проанализированы закономерности протекания химических реакций. В этот период в лабораториях были получены тысячи веществ, относящихся ко всем классам моно- и полифункциональных соединений. Из природных источников были выделены и охарактеризованы основные типы сложных биомолекул.

Именно в этот период наметились заметные изменения в структуре органической химии. Началось формирование в ней крупных самостоятельных областей, таких как химия нефти, химия углеводов, химия гетероциклических соединений, химия красителей и другие. Полученные химиками-органиками в это период знания послужили основой создания большого числа химических технологий и быстро развивающейся химической промышленности.

Период физической органической химии (1910-е - середина 70-ых годов XX века). Период, охватывающий две мировые войны, стал ключевым в становлении современной органической химии и в завершении построения ее основ. Сотни блестящих ученых внесли свой вклад в эту гигантскую работу. В короткий период с начала до середины ХХ века была разработана и развита квантовая механика, ставшая основой для развития квантовой химии. Новые данные физико-химических методов, полученные в этот период, привели к полному изменению смысла термина «химическое строение» в органической химии. Статические модели оказались непригодными для описания явлений таутомерии и свойств многих классов т.н. стереохимически нежестких молекул. В связи с этим были разработаны динамические модели строения молекул. Получила развитие фотохимия органических молекул, изучающая их электронно-возбужденные состояния.

В период физической органической химии произошла дальнейшая специализация и разделение органической химии на самостоятельные области, вплоть до их выделения. Отпочковалась химия высокомолекулярных соединений. На границе с биологией бурно развивались и затем выделились биоорганическая химия, биохимия и молекулярная биология. На границе с неорганической химией возникла и выделилась химия элементоорганических соединений.

Произошла полная химизация сельского хозяйства, пищевой промышленности, производства синтетических моющих средств, пластиков и полимерных материалов, энергетического комплекса. Промышленность тяжелого и тонкого органического синтеза стала важнейшей отраслью экономики развитых стран.

Современный период (с середины 70-ых годов XX века). К середине 70-ых годов XX века методический арсенал и теоретическая база органической химии достигли той степени развития, при которой эффективное решение задач на молекулярном уровне любой мыслимой степени сложности зачастую стало чисто технической проблемой. Появился ряд новых методов для химических исследований. Разрешающая способность и чувствительность всех спектральных методов улучшились на порядок и более. Появилась возможность изучения с помощью физических методов механизмов протекания химических реакций, в том числе непосредственного наблюдения короткоживущих высокореакционных интермедиатов. Была разработана новая конвергентная стратегия планирования сложных органических синтезов, основанная на ретросинтетическом анализе, который часто выполняется с помощью компьютеров. Использование хиральных лигандов и комплексов переходных металлов открыло возможность осуществления каталитических энантиоселективных синтезов с получением чистых оптических изомеров. Разработаны многие “каскадные”, или “домино”- реакции, при которых в одну стадию осуществляется построение сложных полициклических и каркасных структур при строгом стереохимическом контроле. Установление последовательности мономерных звеньев в сложных биополимерах (белки, нуклеиновые кислоты) и синтез этих биомакромолекул стали полностью автоматизированными.

Органический синтез стал более ориентированным на решение практических задач. При этом часто химик-синтетик первоначально определяет с помощью теоретического расчета или с использованием эмпирических закономерностей, связывающих структуру и свойства, какое именно вещество должно обладать нужным комплексом свойств, и лишь затем приступает к его синтезу. Широкое распространение получили вычислительные методы квантовой химии. Новые исследовательские возможности открыли для химиков-органиков перспективы перехода от изучения отдельных молекул к исследованию сложно организованных супрамолекулярных структур.

Эти условно выделенные периоды отчетливо прослеживаются по тематике исследований, структуре и учебному процессу в Российских университетах. Разделы монографии расположены в хронологическом порядке – в соответствии с «возрастом» органической химии в том или ином Университете. Открывает его история органической химии в колыбели российской и мировой органической химии – Казани, где в трудах Александра Михайловича Бутлерова появилось такое понятие, как органическая химия и где 1844 году был открыт единственный открытый в России элемент таблицы Менделеева - рутений, и завершают разделы, посвященные более «молодым» с точки зрения органической химии вузам.