Бензольные , или ароматические , соединения

Большинство современных химиков разделяет всю массу органических (т. е. углеродистых) веществ на два больших класса: жирных соединений (см. это сл.) и ароматических. — В прежнее время, когда принципы научной классификации углеродистых веществ были крайне несовершенны, в небольшую группу ароматических соединений помещали более или менее сложные тела и смеси природного происхождения, обладающие ароматическими запахом и вкусом, самого разнообразного состава и различных свойств. В эту группу помещали многие растительные эфирные масла, бальзамы и смолы, а затем стали к ней же относить и те более простые по составу соединения, которые приготовлялись из названных природных продуктов путем различных превращений. По мере изучения таких веществ постепенно накоплялись новые факты, заставлявшие мало-помалу принимать в них, кроме сходства внешних свойств, также сходство и общность некоторых составных частей. Так, еще в 30-х годах Либих и Вёлер во многих ароматических производных указали на присутствие общего для всех их радикала "бензоила" (C ₇H₅ O) и опытом подтвердили их генетическую связь; позже рациональный состав многих ароматических соединений расчленен был еще более указанием на связь их с углеводородами: из бензойной, или росноладанной, кислоты Мичерлих выделил бензол, С ₆ Н ₆; из толуанского бальзама Девиль получил гомологичный с бензолом толуол, а Жерар и Кагур из куминового масла (масла римской ромашки) — цимол. С другой стороны, были приготовлены из упомянутых углеводородов ближайшие кислородные и азотистые производные их, а также было указано, что обильным и непосредственным источником многих ароматических углеводородов и некоторых их производных может служить каменноугольный деготь, получающийся как побочный продукт сухой перегонкой каменного угля при фабрикации из него светильного газа. Т. обр., к началу 60-х годов искусственно выделенная группа ароматических тел превратилась в естественную группу соединений различных функций (ароматич. углеводороды, спирты, кислоты и пр.) с тем же названием, характеризовавшихся как вещества, более богатые углеродом, чем жирные, т. е. с ними изологичные, хотя по реакциям и имеющие сходные черты с жирными. — Реформатором в химии этих веществ явился знаменитый германский химик Август Кекуле, опубликовавший в январе 1865 г. в бюллетенях парижского химич. общества гениальную гипотезу строения бензола и его производных. Кекуле первый резко выставил мысль, по которой все ароматические соединения суть не что иное, как продукты замещения бензола С ₆ Н ₆, а потому для уяснения их натуры и строения необходимо определить строение самого бензола как постоянного ядра каждого ароматического соединения. — Исходя из принципа четырехатомности углеродного пая и закона сцепления углеродных паев в частице, Кекуле высказал гипотезу, по которой в частице бензола шесть углеродных его паев соединены в замкнутую систему, причем каждый пай соединен последовательно с соседним то простою, то двойною связью (см. конституция, или строение, химич.), причем остающиеся шесть единиц углеродного сродства насыщаются в бензоле водородом. Такое воззрение на строение бензола, без обозначения двойных связей, всего проще можно представить графически правильным шестиугольником (шестиугольник Кекуле):

Руководствуясь своей схемой строения бензола, Кекуле выставил несколько положений, для подтверждения которых в то время почти совершенно не доставало фактов, но которые впоследствии все блестяще подтвердились. Приведем из них наиважнейшие: 1) Бензол и его производные (бензольные соединения, Benzolderivate) могут присоединять только 6 паев одноатомных элементов (водорода, хлора и проч.), т. е. доходить при реакциях присоединения только до С _n Н _2n. 2 и 3) Все шесть водородных паев в бензоле одинаковы по значению и положению, откуда вывод — невозможность изомерии для однозамещенных и пятизамещенных бензолов (C ₆H₅ X и C ₆X₅ H). 4) Для всех двузамещенных бензолов (С ₆ Н ₄ Х ₂) должны существовать три изомера, что само собою явствует из приведенной графической схемы, так как замещение водородов 1 и 2 (орто-двузамещенные) 1 и 3 (мета-), а также 1 и 4 (пара-) не одинаково по своему относительному положению в шестиугольнике. Четвертое положение было выведено Кекуле теоретически, исходя из схемы, так как фактов, на него указывающих, не было. Прошло с лишком 25 лет после появления этой гипотезы в химии; много других, новых, ее исправлявших и заменивших, появлялось на страницах химических журналов, но и до сих пор она продолжает быть наиболее удовлетворяющей громадной массе фактов, накопившихся до ее появления и в обилии ею вызванных дружной работой германских химиков-ароматиков. Единственный слабый пункт гипотезы — способ распределения шести единиц сродства, действующих активно только при реакциях присоединения (двойные связи по Кекуле) — и до сих пор составляет предмет постоянных споров различных химиков, но надо сознаться, что заменяющие гипотезы еще менее удовлетворительны и далеко не общеприняты. Таким образом, ароматические, или бензольные, соединения по современным представлениям суть не что иное, как продукт замещения одного или нескольких водородных паев в бензоле (в ядре, как выражаются) различными элементами и сложными группами. Для примера приведем C ₆H₅ Cl (монохлорбензол), С ₆H₅ Сl ₂ (три изомерных дихлорбензола), C ₆H₅ (ОН) (фенол, или оксибензол), С ₆ Н ₄ (ОН) ₂ (три изомерн. оксифенола — гидрохинон, резорпин и пирокатехин), C ₆H₅(NH₂) (амидобензол, или анилин), С ₆ Н ₅ (СО ₂ Н) (бензойная кислота), C ₆H₄ (СО ₂ Н)(ОН) (три изомерных оксибензойных кислоты — метаоксибензойная, салициловая (орто-) и параоксибензойные); гомологи бензола: C ₆H₅CH₃ (толуол), С ₆ Н ₄ (СН ₃)₂ (три изомерных ксилола), С ₆ Н ₅ (С ₂ Н ₅) (этилбензол) и проч. — Добавим к сказанному, что для бензольных соединений известна и масса других функций (альдегиды, кетоны, амиды, диазосоединения и пр.); некоторые из функций еще в недавнее время считались возможными только для рассматриваемого класса углеродистых веществ (напр., нитро- и диазосоединения), но опыт показал ошибочность такого представления; поэтому нельзя считать за доказанное окончательно, что со временем и те формы ароматических соединений, которые ныне известны только для них, не будут получены и для неароматических — напр. хиноны, фенолы и нек. др. — Характерной чертой производных бензола является относительная устойчивость их ядра C ₆ и необыкновенная способность к многоразличным формам двойных разложений, что обусловливается, кажется, особою подвижностью водородных паев бензольного ядра. Громадная масса самых разнообразных веществ, полученных различными исследователями после появления гипотезы Кекуле, послужила установке многих тончайших вопросов при распознавании относительного распределения элементарных атомов в частице сложных веществ, полученных в лабораториях, заводах или найденных в живых организмах; не менее важно и чисто практическое значение собранного материала: он много способствовал обогащению промышленности и торговли различными препаратами и их рациональными производствами (краски, алкалоиды). Способы происхождения и получения ввиду их разнообразия указываются при частном описании функций и отдельных веществ. Пособиями для знакомства с общей химией бензольных соединений могут служить: Кекуле, "Lehrbuch der organischen Chemie" (т. 2) или отдельное издание того же — "Chemie der Benzolderivate" (1866); Рихард Мейер, "Einleitung in das Studium der aromatischen Verbindungen" (1884); Ладенбург, "Theorie d. aromatischen Verbindungen" (1876); на русск., кроме учебников органической химии Алексеева, Бутлерова (изд. 1887 г.), 3айцева (1890 г.) и Меншуткина (1884 г.), укажем на превосходное экспериментальное и теоретическое исследование профессора. Э. А. Вроблевского "Гипотеза Кекуле и ее проверка" (Петербург, 1875).