Пуговицы Наполеона. Семнадцать молекул, которые изменили мир

Эксперимент Перкина был построен на ошибочной химической гипотезе. В то время было известно, что хинин имеет химическую формулу C₂₀H₂₄N₂O₂, однако о строении этого вещества не знали почти ничего. Кроме того, Перкин знал, что другое химическое вещество, аллиламинотолуол, имеет формулу C₁₀H₁₃N, и ему казалось, что соединение двух молекул аллиламинотолуола в присутствии окислителя, такого как бихромат калия, может привести к образованию хинина.

Когда смотришь на это уравнение, идея Перкина не кажется бессмысленной, однако теперь мы знаем, что такой реакции не бывает. Не зная реальной структуры аллиламинотолуола и хинина, нельзя представить себе химические стадии превращения одного вещества в другое. Вот почему полученная Перкином молекула, мовеин, была совсем не похожа на то, что он собирался синтезировать.

До сегодняшнего дня структура мовеина остается загадкой. Исходные вещества в экспериментах Перкина были выделены из каменноугольной смолы и содержали многочисленные примеси. Сейчас считается, что полученный им цвет объясняется присутствием смеси близкородственных соединений. Главным ее компонентом, по-видимому, было вот это вещество:

Часть молекулы мовеина, ответственного за цвет изобретенного Перкином красителя

Принятое Перкином решение о коммерческом производстве красителя было чрезвычайно смелым. Перкин был молодым студентом-химиком, практически ничего не знавшим о производстве красок и не имевшим совершенно никакого опыта крупномасштабного производства. Кроме того, его способ синтеза давал очень малый выход: не более 5 % теоретически возможного. В дополнение к этому необходимо было иметь постоянный запас каменноугольной смолы — исходного материала для синтеза. Опытного химика подобные проблемы могли бы ввергнуть в уныние, так что успех Перкина в значительной степени связан с тем, что он не испугался своей неопытности. Не имея перед глазами готового процесса для копирования, он должен был самостоятельно изобретать и тестировать новые аппараты и методы. И он нашел способы масштабирования своего процесса: заказал большие стеклянные емкости, поскольку металлические контейнеры подвергались коррозии под действием кислоты, предусмотрел систему охлаждения, предотвращавшую перегрев реакционной смеси, контролировал ход процесса, чтобы избежать взрыва и выделения токсичного газа. В 1873 году Перкин продал свою фабрику, проработавшую пятнадцать лет. Он стал состоятельным человеком и провел остаток жизни за изучением химических реакций в своей домашней лаборатории.

Наследие красильного производства

Производство красок, которое в настоящее время сводится, в основном, к химическому синтезу искусственных красителей, стало началом формирования всей огромной сферы органического синтеза, включающей в себя синтез антибиотиков, взрывчатых веществ, парфюмерных изделий, чернил, пестицидов и пластмасс. Однако органический синтез начал развиваться не в Англии — на родине мовеина — и не во Франции, где краски и красильное производство играли важнейшую роль на протяжении многих столетий. Это произошло в Германии, и именно там возникла целая империя органического синтеза, развивавшаяся параллельно с наукой и техникой, которые обеспечили расцвет этой новой сферы производства. В Британии уже существовала развитая химическая промышленность, поставлявшая сырье для отбеливания, типографского дела, производства стекла, фарфора и керамики, дубления кож, пивоварения и дистилляции. Однако это сырье было в основном неорганическим: поташ, соли, сода, кислоты, сера, известь и глина.

Германия и (в несколько меньшей степени) Швейцария) стали главными игроками в сфере органического синтеза по нескольким причинам. В начале 70-х годов XIX века ряд английских и французских красильных производств не мог продолжать работу ввиду бесконечных споров по поводу патентов на краски и процесс крашения. В Англии основное действующее лицо в этой сфере — Перкин — отошел от дел, и не нашлось никого, кто обладал бы таким же знанием химии и производства и такими же деловыми качествами, чтобы его заменить. В результате Британия, не понимая, что это идет вразрез с экономическими интересами страны, стала экспортером сырья для растущей сферы производства синтетических красителей. Когда-то Британия получила превосходство в производственной сфере, импортируя сырье и превращая его в конечный продукт для экспорта, так что неспособность руководства страны осознать полезность каменноугольной смолы и необходимость создания промышленности в области химического синтеза стала большой ошибкой, сыгравшей на руку Германии.