Основные этапы развития структурных представлений

Первые попытки понять строение органических молекул относятся ко времени Й. Берцелиуса, Ж. Дюма, Ш. Жерара и О. Лорана (середина XIX в.), когда считали, что в состав этих молекул входят не только атомы, но и радикалы (группировки атомов), которые как неизменная субстанция могут переходить от одного соединения к другому. Замещая атомы водорода в молеку;

Н1.

н н н лах воды, аммиака, водорода, галогеноводородов, т. е. О, Н N,, и Н Н С1.

^J hJ ^{j j}

других неорганических молекул на радикалы СН₃-, С2Н5-, СН₃СОи т. д., можно получить молекулы различных органических соединений. Немецкий химик А. Кекуле высказал гипотезу о четырехвалентности атома углерода и показал, что С-атомы могут образовывать углеродные цепи. Первая попытка графически изобразить молекулу принадлежит А. Куперу. Формулу пропилового спирта С₃Н₇ОН он изображал следующим образом:

Однако до 1860 г. структурной теории не существовало. Переворот в теории органической химии произошел в 1861 г., когда А. М. Бутлеров выступил с новыми воззрениями на органическую химию. Он предложил теорию химического строения органических соединений и ввел понятие «структуры молекулы», как строго определенной последовательности связанных атомов. Так, для известных изомеров бутилового спирта С4Н9ОН он предложил структуры:

На основе структурной теории Бутлеров предсказал и получил ряд новых органических соединений. Однако Бутлеров не знал пространственного трехмерного строения молекул и изображал их на плоскости.

Важный шаг в развитии структурной химии сделали Я. Вант-Гофф и Ж. Ле Бель в 1884 г., которые независимо друг от друга выдвинули гипотезу о тетраэдрической структуре метана, в которой угол между химическими связями С-Н составляет 109°. С этого момента быстро стала развиваться стереохимия — наука о пространственных формах молекул. Этому способствовало появление физических методов исследования пространственной структуры — рентгеноструктурный и нейтронографический анализ, многочисленные методы спектроскопии, теоретические представления об отталкивании электронных nap (Р. Гиллеспи) и гибридизации орбиталей (Л. Полинг, Р. Малликен) при образовании химических связей из неэквивалентных электронов. Структурные представления в химии лежат в основе теоретического описания свойств молекул, их реакционной способности и механизмов химических реакций.