Учёный, заложивший основы современной органической химии – 165 лет со дня рождения академика Николая Дмитриевича Зелинского

В честь 165 летнего юбилея мы подготовили научный подкаст с А.Н. Зелинским, сыном великого учёного, академика Н. Д. Зелинского

Смотреть видео на официальном канале ИОХ РАН: 

ВКонтакте: https://vkvideo.ru/video-198705165_456239074

RuTube: https://rutube.ru/video/9df6ab2b4009335652cc719c3464962a/

6 февраля 1861 года в Тирасполе родился великий учёный, во многом определивший развитие современной органической химии, а также спасший миллионы человеческих жизней – академик Николай Дмитриевич Зелинский.
 

Уже в юношеском возрасте Николай Дмитриевич проявлял интерес к наукам – на лекции по химии Новороссийского университета его водила бабушка Марья Петровна Васильева.

"Она сумела развить в нем те черты характера, которые особенно ценили все знавшие Николая Дмитриевича: высокую принципиальность, сознание своего долга, скромность, доброту, отзывчивость, любовь к людям"

Евгений Нилов, "Зелинский".

В 1884 г. Зелинский закончил физико-математический факультет Новороссийского университета в Одессе, где решил посвятить себя изучению органической химии. После окончания, Николай Дмитриевич был оставлен при университете и направлен на научно-исследовательскую стажировку в Германию, где впервые синтезировал хлорпикрин и буквально стал первым человеком, испытавшим его токсичное действие на себе. Спустя время, в 1915 г., Николай Дмитриевич разработал первый в мире эффективный угольный противогаз, спасший во время Первой мировой войны и в послевоенное время миллионы жизней.

Зелинский также проводил экспериментальные исследования, связанные с синтезом органических соединений, включая содержащиеся в нефти углеводороды. Он разработал методы синтеза и успешно получил различные углеводороды из нефтяных сырьевых материалов.

 «…Мы ставим превыше всего упорный лабораторный труд, как полную поэтической прелести разновидность труда вообще».

Н. Д. Зелинский

Помимо яркой научно-исследовательской деятельности, по приглашению Дмитрия Ивановича Менделеева, Зелинский преподавал студентам Московского университета с 1893 года: вел лекции по основам органической химии, проводил практические занятия по аналитической и органической химии.

Николай Дмитриевич Зелинский не только оставил след в истории науки, но и воспитал целую школу ученых, внесших значительный вклад в различные области химии. Научную школу академика Николая Дмитриевича Зелинского по праву можно считать одной из самых плодотворных научных школ в мире. Последователи Научной Школы академика Н. Д. Зелинского и сейчас продолжают свои исследования в стенах Института Органической Химии им. Н. Д. Зелинского РАН.

Наследники академика Н. Д. Зелинского, работающие в ИОХ РАН

Более того, ученые до сих пор исследуют процессы, открытые академиком Н. Д. Зелинским. В частности, реакция Зелинского–Бертло: синтез бензола из ацетилена с помощью автокаталитического каскада на углеродных наночастицах — атом-экономичный процесс, известный с XIX–XX вв.

Лишь в 2020 году учёными ИОХ РАН была опубликована статья, посвящённая исследованию механизма реакции, который долго оставался неустановленным.

Реакция Зелинского–Бертло

В работе был рассчитан энергетический профиль каталитического цикла, предложен детальный механизм реализуемого карбокатализа, а также показана ключевая роль делокализации неспаренных электронов (spin density). Активные центры локализованы на краях графеновых структур (zigzag-грани) и представляют собой карбеноподобные углеродные атомы. Такие атомы обладают высокой реакционной способностью ввиду наличия неспаренных электронов, а также способны к миграции реакционного центра. Ключевая особенность заключается в том, что данная реакция может управляться путём переноса спиновой плотности по углеродной цепи. Также были выявлены два конкурирующих направления реакции: циклотримеризация (основной путь), приводящая к образованию бензола и линейная олигомеризация (побочный процесс). При этом циклотримеризация энергетически более выгодна и имеет более низкий барьер активации. Роль структуры углеродного материала также имеет значение. Размер и топология графенового фрагмента определяют механизм реакции, барьеры активации и стабильность интермедиатов. В качестве подтверждения был проведён эксперимент: ацетилен пропускали через реактор при ~650 °C, а углеродные частицы генерировали in situ. Основным продуктом реакции был бензол. В качестве побочных продуктов были получены различные полиароматические соединения.

Реакция Зелинского-Бертло представляет собой пример эффективного безметалльного катализа, что особенно актуально для «зелёной» химии, синтеза ароматических соединений, а также разработки новых углеродных катализаторов.

Современные учёные не только вдохновляются открытиями великого учёного, но и продолжают развивать современную органическую химию, опираясь на работы и исследования академика Н. Д. Зелинского.

«Счастье моей жизни состоит в том, что наука и знание помогли мне создать противогаз, спасший многие тысячи наших воинов»

Н. Д. Зелинский