K

                                                                                 ï

                          R-CH-COOC₂H₅  +  KCN  ®  R-C-COOC₂H₅  +  HCN

                               ï                                                

                              CN                                              CN 

                           K                                                                     CN

                            |                                                                        |

                       R-C-COOC₂H₅  +  R-CH-COOC₂H₅  ®  R-CH-C-R  +  KBr

                            |                              |                                   |      |

                          CN                          Br                  C₂H₅OOC     COOC₂H₅ 

                     CN

                       |

           R-CH-C-R  +  4H₂O  +  HCl  ®  R-CH-CH-R  +  NH₄Cl  +  2C₂H₅OH  +  CO₂

                |      |                                              |      |

C₂H₅OOC     COOC₂H₅                    HOOC     COOH 

   Н.Д. Зелинский таким методом получил производные янтарной, глутаровой, адипиновой и пимелиновой кислот. Все они интересны тем, что их молекулы содержат не один, как у молочной кислоты, а два асимметричных атома углерода. Тщательно изучив эти соединения, Зелинский в докторской диссертации не только подтвердил правильность взглядов Я. Вант-Гоффа, но и творчески развил их дальше. Он делает вывод, что «явления стереоизомерии среди углеродных соединений должны быть признаны фактом, действительно существующим и теми учеными, которые относились с сомнением и враждебно к возможности существования изомеров, структурно идентичных. Теория строения не предвидела таких случаев изомерии, ... но стоило только формулам строения придать стереометрическое значение, как то, что казалось непонятным, приняло новую и ясную форму, нисколько не подрывая основ теории химического строения, но, напротив, все далее ее развивая и совершенствуя». Диссертация была блестяще защищена в 1891 году.

   После защиты диссертации Н.Д.  Зелинский продолжает интенсивно работать. Почти в каждом номере «Журнала Русского физико-химического общества» появляются его новые статьи. Летом 1891 Зелинский получает неожиданное приглашение принять участие в глубоководной экспедиции по исследованию Черного моря. Экспедиция проводилась на канонерской лодке «Запорожец» и субсидировать Морским министерством и Новороссийским обществом естествоиспытателей. Во время экспедиции Зелинский взял для анализа пробы грунта с разных глубин в пяти различных пунктах Черного моря, чтобы выяснить  источник сероводорода. По существовавшей тогда теории, выдвинутой профессором Н.И. Андрусовым, сероводород выделялся при гниении организмов, вымерших в недалеком геологическом прошлом. Анализы Зелинского убедительно показали, что сероводород в море является продуктом жизнедеятельности особых бактерий, живущих на дне.

ПРЕЕМНИК  МАРКОВНИКОВА

 

   Осенью 1893 года Н.Д. Зелинский  приступил к работе в Московском  университете. Он возглавил кафедру  органической химии и одновременно  стал заведовать аналитической и органической лабораториями.

   По традиции новый профессор  должен был прочесть вступительную  лекцию. Темой своей лекции Зелинский избрал химические работы Луи Пастера. Зелинский говорил: «Идеи и работы Пастера представляют глубокий научный интерес как по самой сущности своей, так и по последовательности их развития».

   Лекция стала событием в жизни  Московского университета. Все были  единодушны во мнении: Московский  университет приобрел в лице  Н.Д. Зелинского широко образованного ученого, стоящего на переднем крае современной науки.

   Для Зелинского было характерно  творческое отношение не только  к своей научной работе, но и, казалось бы, к так хорошо изученному студенческому практикуму. В 1894 году появилось первое издание пособия Л. Гаттермана для студентов «Практические работы по органической химии». Оно отличалось продуманным подбором необходимых для практики синтезов и опиралось на самые последние достижения органической химии. Рекомендуя студентам пользоваться в своей практической деятельности этим удачным пособием, Зелинский каждый раз указывал, что не существует идеальных учебников и пособий, необходимо критически осмысливать изложенный в них материал и находить оригинальное решение задачи. Лабораторная практика давала много примеров. При описании опыта по получению натрийнитрометана по методу П. Нефа указывалось, что при высушивании продукта иногда происходит взрыв. Студент осуществил синтез и продемонстрировал это профессору. При переносе продукта в склянку с влагой раздался сильный взрыв.

   Зелинского заинтересовал этот  опыт. Вместе со студентом Шиловым  он выполнил научную работу, чтобы выяснить, в чем же причина взрыва. Ученый повторил опыт несколько раз и пришел к выводу, что взрыв происходит при соприкосновении продукта с водой.

   Среди других синтезов, рекомендуемых руководством Гаттермана, был и многостадийный способ получения альдегидов. Зелинский решил упростить синтез и предложил получать альдегиды из магнийорганических соединений и муравьиной кислоты. Эта простейшая карбоновая кислота заинтересовала ученого, потому что ее молекула уже содержит альдегидную группу. Для опытов были взяты магнийиодорганические соединения с общей формулой  R-Mg-I, где R – это CH₃, C₂H₅, C₃H₇, C₄H₉ и C₆H₅:

                                           O                                                      OMgI

                                          //                                                        /

                                     H-C  +  2CH₃MgI  ®  CH₄  +  CH₃-CH

                                                                                                  

                                           OH                                                    OMgI 

   Полученный продукт далее гидролизуется  с образованием нестойкого промежуточного двухатомного спирта, который переходит в уксусный альдегид.

   Результаты этих опытов в феврале  1904 года были доложены на заседании  отделения химии Русского физико-химического общества, а студенческий практикум обогатился новым общим простым и надежным способом получения альдегидов.

   Очень скоро Н.Д. Зелинский  приобрел широкую популярность  среди университетской молодежи. С его приходом на кафедру сразу почувствовались перемены в практической подготовке химиков. Зелинский добивался, чтобы студент успешно овладевал практикой органического синтеза, только после этого он допускался к исследованию.

   Наряду с большой научно-педагогической  деятельностью в университете  Зелинский много времени уделял общественной работе вне университета. Он организовывает кафедру органической химии на открывшихся в 1900 году Московских высших женских курсах и становится ее руководителем. В начале 900-х годов по предложению Министерства финансов Зелинский оборудует в Москве Центральную лабораторию, из которой впоследствии вырос Институт химических реактивов и особо чистых химических веществ. В 1908 году он принимает деятельное участие в организации народного университета им. А.Л. Шанявского. Вступив в Русское физико-химическое общество еще в 1887 году, Зелинский за 50 лет сделал на его собраниях около 150 докладов. В 1924 году за эту педагогическую деятельность ему присудили большую премию им. А.М. Бутлерова.

   Н.Д. Зелинский принимал активное  участие в Московском обществе любителей естествознания, антропологии и этнографии, существовавшем при Московском университете до 1930 года. Отделение химии этого общества в течение ряда лет, в особенности с 1890 по 1914 год, являлось наиболее крупным общественным объединением московских химиков. На его заседании неоднократно выступал Зелинский.

   У Зелинского была маленькая  лаборатория, в которой он продолжил  исследования, вытекавшие из методов синтеза, примененных им ранее в работах по получению замещенных двухосновных кислот жирного ряда и по замыканию гетероциклов. Здесь, в московской лаборатории, где его выдающийся предшественник по кафедре В.В. Марковников уже прославил себя работами по изучению природной нефти и выделенных им из кавказской нефти циклических углеводородов-нафтенов, опыт предыдущих работ Зелинского в области синтетических методов получения циклических соединений оказался плодотворным для оригинального и самостоятельного направления в исследовании различных нефтей. Зелинский подошел к разрешению той же задачи, которая интересовала и В.В. Марковникова, - исследование нефти, но совершенно новым путем. Ранее он искал возможности замкнуть цикл, содержащий серу, и получить тиофен. Теперь он решил попытаться подойти к замыканию алициклического кольца и синтетически получить углеводороды, содержащиеся в нефти. Эту задачу Зелинскому удалось разрешить блестяще.

   Интерес к синтезу углеводородов  возник у Зелинского еще в  80-х годах XIX века в процессе его работ по стереоизомерии двухосновных кислот. При перегонке диметиладипиновой кислоты, кипящей без разложения при 320⁰ С, ученый заметил, что, кроме кристаллической кислоты, перегоняется в небольшом количестве какое-то маслянистое вещество. Зелинский предполагал, что это был 1,3-диметилциклопентанол-2 

                                             H₂C________CH-CH₃        

                                                  

                                                                          C=O     

                                             H₂C                CH-CH₃ 

   Молекула этого вещества имеет замкнутое строение с 5 углеродными атомами в кольце. Зелинский понимал, что через такие соединения открывается прямой путь к циклическим углеводородам с использованием, например, цепочки: двухосновные кислоты ® циклические кетоны ® циклические спирты ® галогензамещенные ® цикланы. Именно по этой схеме в 1895 году Зелинский получил первый циклопарафин – 1,3-диметилциклогексан. Вначале была подвергнута сухой перегонке кальциевая соль диметилпимелиновой кислоты: 

                   CH₂  CH₃                                                    CH₂

                  /      /                                                           /   

           H₂C     CH-C=O                                          H₂C      CH-CH₃                                

                |                         нагревание                          |        |                +   CaCO₃

           H₂C     C-O   O                                            H₂C      C=O

                     /        |                                                         /

         H₃C-CH   O    Ca                                          H₃C-CH 

   Затем 1,3-диметилциклогексанон-2 был превращен через спирт и галогенпроизводные в циклический углеводород.

   Синтезированный углеводород, имеющий общий состав C₈H₁₆, был сопоставлен с выделенным ранее Марковниковым из нефти октанафеном того же состава. Свойства этих веществ практически совпадают. Значит, 1,3-диметилциклогексан и октанафен – одно и то же соединение. Таким образом, Зелинский получил такой же углеводород, какой входит в состав природной нефти.

   Последующие исследования были  направлены на определение химических  свойств углеводородов, разработку синтетических методов их получения. Особое внимание Зелинского привлекали циклические нафтеновые углеводороды. После синтеза 1,3-диметилциклогексана в 1895 году ученый получил 1,3-диэтилциклогептан, 1,2,4-триметилциклогексан и 1,3-диэтилциклогексан. Зелинский повторил синтез циклогексана по Байеру, чтобы изучить свойства этого вещества.

   Одни синтезы следуют за другими.  Получив многие десятки веществ  циклического строения, Зелинский  решает проверить одно из основных  положений теории строения Бутлерова  – положение о взаимном влиянии  атомов в молекуле. Это исследование  можно было провести, используя химические реакции, ученый со студентом определяет константы диссоциации циклопарафиновых кислот путем измерения электрической проводимости их растворов. Эксперименты в этом направлении Зелинский начал еще в Одессе. В Московском университете ученый исследует действие электрического тока на соли щелочных металлов нитросоединений предельного ряда. Под влиянием работ ученика Марковникова –Каблукова, открывшего аномальное поведение электролитов в неводных растворителях, Зелинский изучает электролитическое состояние солей и некоторых кислот в метиловом алкоголе. Однако наибольший интерес представляет его работа с растворами карбоновых кислот циклического строения, экспериментальным доказательством того, что константа диссоциации пропорциональна произведению концентрации недиссоциированных молекул.