J. Priestley (1733-1804) –nhà hóa học triết học người Anh, một trong những người sáng lập lên các
4.1.4. Thuyết cấu tạo hợp chất hữu cơ
Sự phân bố tương tác của những nguyên tử có thể tạo sự ảnh hưởng lên tính hoạt hóa hợp chất hữu cơ bằng cách nào?
Những thuyết đầu tiên, quan sát cấu tạo những hợp chất hữu cơ, đã không thể giải thích tại sao những hợp chất khác nhau có tính hoạt hóa khác nhau. Coi rằng tính hoạt động của những hợp chất phụ thuộc tính chất của những nguyên tử cấu thành của chúng, nhưng như thế không thể giải thích sự khác nhau của khả năng phản ứng những đồng phân.
Trở lại cuối những năm 50 của thế kỷ XIX nhà hóa học vĩ đại người Nga A.M.Butlerov đã chú ý đến thực tế là hợp chất hữu cơ thể hiện đặc biệt mạnh mẽ tính hoạt hóa khác nhau của nguyên tử hidro,,cái mà đi vào thành phần những
phân tử khác nhau.Ông ta khẳng định rằng điều này được qui định bởi tính bền vững khác nhau của liên kết trong những nhóm CH4,CH3,CH2 và CH. Butlerov tin rằng "số lượng các liên kết (tức là, các hóa trị) là cần thiết để phân biệt cường độ của mình lớn hoặc thấp hơn năng lượng mà chúng kết hợp chất giữa bản thân mình. Sau rất nhiều thí nghiệm, Butler và sinh viên nhận thấy trong sự chuyển hóa từ CH4 đến CH tính bền vững C-H giảm, và do đó tính hoạt động của các nguyên tử hydro tăng.
Butlerov nêu lý thuyết cấu trúc hóa học của mình vào ngày 16 tháng 9 năm 1861 tại Đại hội 36 của những bác sĩ và nhà tự nhiên học Đức ở Speyer. Ông coi các phân tử như là tập hợp các nguyên tử riêng biệt, mỗi nguyên tử trong số đó tham gia vào cấu trúc của nó và tương tác bởi lượng xác định lực hóa học. Butlerov tiếp tục: "Tôi gọi sự phân bố tương tác lực này là cấu trúc hóa học,nhờ đó những nguyên tử hóa học trực tiếp hoặc gián tiếp ảnh hưởng lên nhau kết hợp tạo nên hạt hóa học.Bổ sung qui tắc,theo đó đặc tính những hạt phức tạp được xác định bởi tính chất,số lượng và sự phân bố những hạt thành phần, Butlerov cho biết: "Hóa chất tính chất phức tạp của các hạt được xác định bởi tính chất những hạt thành phần,số lượng của chúng và cấu trúc hóa học’’. Ông cũng đã thu hút sự chú ý đến ảnh hưởng lẫn nhau của các nguyên tử trong phân tử.
Các lý thuyết về cấu trúc hóa học không chỉ giải thích lý do sự khác nhau của khả năng phản ứng những chất,nó phục vụ cho sự tổng hợp hữu cơ trong thực tế. Ngược lại với mô hình Kekule, lý thuyết Butlerov không chỉ tính toán khả năng thay đổi thành phần phân tử, mà còn cả tính hoạt hóa của những nguyên tử thay thế.
Butlerov Alexander (1828-1886), nhà hóa học người Nga, đã phát kiến lý thuyết cấu trúc hóa học các chất hữu cơ, trong đó đặt nền móng ý tưởng về ảnh hưởng tương tác các nguyên tử trong phân tử, dự đoán và giải thích đồng phân của nhiều hợp chất hữu cơ. Lần đầu tiên thực hiện tổng hợp rượu bậc ba, để khẳng định lí thuyết nêu bật trong cuốn sách ‘Giới thiệu về nghiên cứu đầy đủ hóa hữu cơ’. Ông thực hiện và đưa ra giảng giải hiện tượng tautomerism.
Tổng hợp rượu bậc ba có ý nghĩa lớn đối với sự khẳng định thuyết cấu trúc hóa học - được dự đoán bởi thuyết Butlerov. Sau đó xuất hiện khả năng chỉ ra sự khác nhau trong cấu trúc các đồng phân và giảng giải tính đặc biệt trong sự tổng hợp chúng từ những chất khác.
Tuy nhiên, một số trường hợp các đồng phân không được giải thích từ quan điểm thuyết cấu trúc hóa học.Vào nửa đầu thế kỉ 19 phát hiện ra rằng vài hợp chất hữu cơ, ví dụ axit tartaric và lactic,tạo thành từ hai dạng với sự khác nhau khi quay mặt phẳng ánh sáng phân cực. Để giải thích hiện tượng này cần hiểu rằng những nguyên tử trong các phân tử như vậy có thể có sự phân bố không gian khác nhau. Năm 1874 YA.H.Van’t Hoff xây dựng công thức phản ánh cấu trúc hợp chất hữu cơ không phải trên mặt phẳng mà trong không gian. Học thuyết về cấu trúc tứ diện của phân tử mêtan trở thành nền móng của hóa lập thể. Nếu trong hợp chất hữu cơ nguyên tử cacbon liên kết với bốn nhóm khác nhau,nó sẽ trở thành bất đối xứng,và hợp chất có tính hoạt hóa quang học.
Cùng thời gian với Van’t Hoff những giả thuyết về sự phân bố không gian các nguyên tử trong phân tử được bày tỏ một cách độc lập bởi nhà hóa học hữu cơ người Pháp Jo-zefom Achille Lê Belem (1847-1930).Trong lịch sử của khoa học không phải là trường hợp hiếm hoi khi đồng thời xuất hiện một số cùng những ý tưởng hoặc những phát hiện,khi ấy xuất hiện những tranh cãi về sự ưu tiên giữa những nhà khoa học.Nhưng trong trường hợp này không có một vấn đề nào cả hai nhà nghiên cứu đều được coi là tác giả.
Câu hỏi:
1. Một lập luận chống lại các lý thuyết về cấu trúc hóa học
đã được thực tế rằng trò chơi này cho những đứa trẻ hóa học quá dễ trả lời những câu hỏi khó. Bạn có thể tranh luận lại những chỉ trích như vậy?
2. Tại sao để giải thích cho sự tồn tại của đồng phân quang học cần giả định rằng nguyên tử cacbon trong hợp chất hữu cơ phân bố ở tâm tứ diện, mà không phái của những dạng hình học khác( hình chữ nhật phẳng, hình tháp không đều)?