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DÉCOUVERTES SCIENTIFIQUES LES PLUS IMPORTANTES
Synthèse organique. Histoire et essence de la découverte scientifique
Annuaire / Les découvertes scientifiques les plus importantes En 1834, T. Pelouse prépare des alkyl cyanures par action du cyanure de potassium sur des sels d'alkylsulfate. La même année, J. B. Dumas a pu établir que l'acide formique se forme à partir du chloroforme sous l'action du potassium caustique. Ainsi, Dumas a découvert une méthode générale d'obtention d'acides par hydrolyse de dérivés halogénés. En 1842, L. Melzens a proposé une méthode de réduction des dérivés halogénés avec des amalgames de métaux alcalins. Cinq ans plus tard, Zh.B. Dumas, F. Malaguti, F. Leblanc, E. Frankland et G. Kolbe ont proposé en 1848 une méthode générale pour obtenir des acides à partir de composés à faible teneur en carbone grâce aux nitriles. A la même époque, E. Mitcherlich devient le premier chimiste à utiliser un mélange d'acides nitrique et sulfurique concentrés pour obtenir du nitrobenzène à partir du benzène. J. Liebig et F. Wöhler ont observé la transition du benzaldéhyde en acide benzoïque en présence d'alcali en 1832, et en 1853 S. Cannizzaro a établi que l'alcool correspondant se forme dans ce cas. A noter la découverte du phénomène d'oxydation catalytique des alcools et des glucides en acides en présence de noir de platine. Ces exemples et d'autres témoignent des réalisations dans le domaine de la production et des transformations de composés organiques. Avec une confiance croissante, il était possible de parler de la possibilité d'une synthèse organique. "En 1854, G. Kolbe a souligné", écrit E.P. Nikulina, "qu'après la synthèse de l'urée, la frontière naturelle séparant les composés organiques et inorganiques est tombée, et la classification précédente des substances en organiques et inorganiques, basée sur l'impossibilité de artificiellement l'obtention de la première, a perdu sa base ". Une nouvelle étape dans le développement de la synthèse organique est associée au nom de Berthelot. "L'étude des travaux de Berthelot dans le domaine de la synthèse organique a montré, poursuit Nikulina, qu'il joue un rôle important dans le développement de ce domaine de la chimie organique. Avant les travaux de Berthelot, la synthèse n'existait pas en tant que branche indépendante de chimie organique Des méthodes distinctes ont été développées par divers chimistes, mais ces réalisations n'étaient pas liées dans un système unique. Berthelot lui-même évalue ainsi les activités de ses prédécesseurs : "Avant les travaux décrits dans mon ouvrage Organic Chemistry Based on Synthesis (1860), pas une seule étude systématique n'avait été menée dans ce sens. Seuls deux exemples de la synthèse complète des peuvent être données à partir des éléments : la synthèse de l'urée de Wöhler et la synthèse de l'acide acétique de Kolbe. Ces synthèses sont extrêmement intéressantes, mais du fait de la nature même de ces substances, elles sont restées isolées et sans conséquences. En effet, l'urée appartient à la série cyan, série qui appartient à peu près à parts égales à la chimie inorganique et organique et qui n'a aucune propriété en commun avec d'autres séries, dont ni les alcools ni les hydrocarbures. L'acide acétique occupe également une place à part ; jusqu'à ce que de nouvelles expériences et de nouvelles l'acide est resté « un corps isolé dans la série des composés organiques » (J. B. Dumas). L'histoire des sciences confirme aussi que ces deux synthèses n'ont posé les bases d'aucune méthode générale, et n'ont même conduit à aucune autre synthèse partielle de substances naturelles. En ce qui concerne les synthèses partielles, Berthelot a noté que les synthèses réussies individuelles réalisées avant lui n'ont pas conduit à une prise de conscience de l'importance du problème de la synthèse dans son ensemble. Marcelin Berthelot (1827-1907) est né et a grandi à Paris dans une famille pauvre de médecin. Au Lycée, il était l'un des meilleurs élèves. La prochaine étape de ses études est le Collège de France, où il écoute les conférences de Claude Bernard, Antoine Jérôme Balard, Michel Eugène Chevreul et d'autres éminents scientifiques. À l'automne 1848, Berthelot réussit l'examen de licence et entre à l'université. Après bien des hésitations, sur les conseils de ses parents, Berthelot entreprend des études de médecine. Cependant, les cours ne le satisfaisaient pas, il ressentait le besoin de connaissances plus larges. A la fin de la première année académique, il devient licencié en physique. Parallèlement, Marselin a commencé à étudier la chimie comme l'une des principales disciplines de la formation générale des médecins. Finalement, il a décidé de trouver un laboratoire de chimie dans lequel il pourrait acquérir de l'expérience en tant qu'expérimentateur. Le nouveau laboratoire privé de chimie de Jules Peluso est devenu un tel laboratoire. Berthelot se lance avec enthousiasme dans des travaux de recherche. Au bout d'un moment, il devient l'assistant de Peluso. Berthelot entame ses premières études qui, puisqu'il s'occupe principalement de physique, sont plus de nature physique que de chimie. Il est attiré par les phénomènes liés à la liquéfaction des gaz. Le jeune scientifique publie les résultats de ses recherches en 1850. Au cours de six décennies, Berthelot a écrit environ 2800 XNUMX articles scientifiques, couvrant presque toutes les branches de la connaissance humaine. La plupart de ces matériaux étaient des ouvrages sur la chimie, en plus, il a écrit des ouvrages sur la biologie, l'agrochimie, l'histoire, l'archéologie, la linguistique, la philosophie, la pédagogie, etc. Dès le début, Berthelot croyait profondément à la possibilité de la synthèse de substances organiques sans la participation de cellules vivantes. Parallèlement aux travaux scientifiques au laboratoire, Berthelot assistait régulièrement aux cours du Collège de France, où l'on pouvait s'informer sur les dernières avancées de la science.Le professeur Antoine Balard, attirant l'attention sur les capacités du jeune Berthelot, l'invita à travailler au laboratoire. du Collège de France. Le premier succès fut la production de camphre, mais le vrai succès vint au scientifique en 1853. Berthelot a réussi à synthétiser la graisse. L'article de Berthelot fit sensation dans le monde scientifique. L'Académie des sciences de Paris a salué cette réalisation. Berthelot a reçu le diplôme de docteur en sciences physiques. Berthelot se fixe une tâche plus difficile - obtenir de l'alcool éthylique à partir d'éthylène et d'eau. Pour ce faire, il décide de faire passer de l'éthylène dans une solution aqueuse d'un acide ou d'une base. Voici ce que K.R. écrit à ce sujet. Manolov: "Les premières expériences n'ont pas donné les résultats souhaités. L'éthylène a traversé la solution sans provoquer de changements notables. Eertlo a modifié les conditions de synthèse de toutes les manières possibles. Lors d'une expérience avec de l'acide sulfurique concentré, il a remarqué qu'à une température de environ 70 degrés Celsius, l'absorption intensive d'éthylène a commencé. Après la réaction, le scientifique a dilué le mélange réactionnel avec de l'eau et l'a soumis à une distillation. Alcool éthylique! Le distillat était de l'alcool éthylique. Berthelot était vraiment heureux. Il a choisi le bon chemin. Les substances organiques ne sont en principe pas différentes des substances inorganiques et peuvent être obtenues de la même manière. Il est nécessaire que les scientifiques soient convaincus qu'aucune "force vitale" n'existe, qu'une personne peut diriger le cours des réactions chimiques à volonté. Mais cela avait encore pour être prouvés, il fallait des faits... Et Berthelot a continué à travailler..." Dans les années soixante du XIXe siècle, Berthelot obtient des résultats vraiment fantastiques dans le domaine de la synthèse organique. L'échec ne le dérangeait pas. La réaction d'interaction de l'hydrogène avec le carbone n'a pas pu être réalisée même dans les fours Deville. Berthelot recourt alors à l'électricité. "Les étincelles électriques n'ont pas résolu le problème", note Manolov, "mais l'arc électrique entre deux électrodes de carbone dans un récipient à hydrogène s'est avéré efficace : le gaz sortant du récipient contenait de l'acétylène. Encouragé, Berthelot a commencé une nouvelle série de synthèses En ajoutant de l'hydrogène à de l'acétylène, il a obtenu de l'éthylène, puis de l'éthane. "Le rapport du carbone et de l'hydrogène dans l'acétylène est le même que dans le benzène", pensa Berthelot, et cette pensée poussa le jeune scientifique à se lancer dans la synthèse du benzène. "Cela comblera le fossé entre les composés gras et aromatiques." Pour la synthèse, Berthelot décide de recourir à nouveau à des températures élevées et de répéter l'expérience comme il l'avait fait pour obtenir du monoxyde de carbone. Une cornue en verre a été remplie d'acétylène, scellée et chauffée progressivement. Ce n'est qu'à une température de 550 à 600 degrés Celsius que l'acétylène a commencé à polymériser. Lorsque la cornue a été refroidie, une petite quantité d'un liquide jaunâtre s'est accumulée à son fond. Il ne restait plus qu'à faire preuve de patience et de persévérance pour réaliser l'expérience des dizaines de fois et recueillir suffisamment de liquide pour l'analyse. Berthelot a trouvé du benzène, du toluène et d'autres composés aromatiques dans le liquide résultant. En parallèle, il réalise une autre synthèse, qui confirme également que des composés aromatiques peuvent être obtenus à partir d'hydrocarbures gras. Berthelot a soumis le méthane à un chauffage prolongé dans des récipients en verre spéciaux. Il a tellement augmenté la température que le verre a commencé à se ramollir. Après refroidissement, une substance cristalline blanche s'est formée dans les vaisseaux. Dès que le scientifique a ouvert le récipient, le laboratoire s'est rempli d'une odeur caractéristique de boule à naphtaline. Des recherches supplémentaires ont confirmé que la substance résultante était bien du naphtalène. Une nouvelle série de synthèses et d'analyses a commencé. Des idées naissaient et de nouvelles synthèses étaient réalisées presque chaque jour. Il semblait que les possibilités étaient infinies, Berthelot pouvait tout synthétiser, il suffisait de poser correctement le problème... ... Berthelot obtint un grand succès dans l'étude des hydrocarbures, des glucides, de la fermentation alcoolique ; il a proposé une méthode universelle pour la réduction des composés organiques avec de l'iodure d'hydrogène et bien plus encore. Pour ses réalisations exceptionnelles en chimie organique en 1867, Berthelot reçoit pour la deuxième fois le prix Jacqueur. Il y a sept ans, le premier prix lui a été décerné pour ses réalisations dans le domaine de la synthèse organique." Les œuvres de synthèse les plus importantes de Berthelot peuvent être divisées en trois groupes. Le premier est la synthèse de composés naturels - graisses, huile de moutarde. Le deuxième groupe est constitué des synthèses élémentaires des substances organiques les plus simples. Le troisième concerne les synthèses pyrogènes d'hydrocarbures. De plus, Berthelot a réussi à développer des méthodes d'hydrogénation de composés organiques de différentes classes avec de l'iodure d'hydrogène. Il a également étudié les propriétés et obtenu divers dérivés de nombreux composés organiques. De plus, Berthelot a étudié les processus de leur oxydation et de leur réduction. En 1860-1864, Berthelot décide de résumer ses nombreuses études synthétiques, ainsi que les travaux d'autres chimistes, dans les livres Organic Chemistry Based on Synthesis et Lectures on General Synthetic Methods in Organic Chemistry. E.P. Nikulina décrit ainsi sa quête créatrice : " La production de substances plus complexes par combinaison de deux substances plus simples, ou synthèse partielle, était considérée par M. Berthelot comme le premier pas vers la synthèse complète. La mise en œuvre d'une telle synthèse en est la conséquence immédiate. de recherche analytique, puisque l'analyse d'une substance naturelle montre souvent la possibilité de sa décomposition en deux parties plus simples, qui, une fois combinées, donnent la substance originale... M. Berthelot croyait que l'analyse et la synthèse sont les deux faces de la science chimique, et a souligné que la synthèse est devenue possible précisément grâce au succès de l'analyse, puisqu'il est possible de synthétiser uniquement les substances qui pourraient être décomposées analytiquement en composants à partir desquels elles peuvent à nouveau être obtenu, ou se décomposer complètement par décollement successif d'éléments, à l'instar de "l'échelle de combustion". À cet égard, l'impossibilité de synthétiser à cette époque de nombreuses substances naturelles, telles que les protéines et les alcaloïdes, s'explique-t-il par le fait qu'ils n'étaient pas encore bien étudiés analytiquement, c'est-à-dire que la limite de synthèse, selon Berthelot, est déterminée par les possibilités d'analyse. Aujourd'hui, la synthèse est à la base de la chimie industrielle. Qu'il suffise de nommer le caoutchouc synthétique, les fibres synthétiques, les carburants synthétiques, les détergents synthétiques. Auteur : Samin D.K.
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