Реакция Зинина - путь к открытиям

Реакция Зинина — одно из величайших открытий в истории органической химии. Эксперимент, проведенный русским ученым Николаем Зининым в 1842 году, навсегда изменил химическую промышленность и проложил путь к созданию синтетических красителей, лекарств и взрывчатых веществ.

Предпосылки открытия Зининой реакции

Николай Николаевич Зинин родился в 1812 году. После окончания Казанского университета он остался там преподавать химию. В 1837-1840 годах Зинин посетил лаборатории Германии, Швейцарии и Франции. Особое влияние на него оказал немецкий химик Юстус Либих, у которого Зинин работал над получением бензоиловых соединений.

Ситуация в органической химии 1830-1840х годов отличалась стремительным развитием науки и множеством неизученных соединений, представляющих интерес. В частности, возрастал интерес к синтезу анилина — важного полупродукта для красителей. В 1826 году немецкий химик Отто Унфердорбен впервые получил анилин из индиго, назвав его «кристаллин». Однако тот способ синтеза оказался технологически сложным. К моменту возвращения Зинина в Россию в 1840 году вопрос получения анилина оставался открытым и актуальным.

Экспериментальное открытие

ЗИ́НИНА РЕА́КЦИЯ, вос­ста­нов­ле­ние аро­ма­тич. нит­ро­со­еди­не­ний до ами­нов под дей­ст­ви­ем суль­фи­да ам­мо­ния (се­ро­во­до­ро­да или суль­фи­дов ще­лоч­ных ме­тал­лов) при на­гре­ва­нии. От­кры­та Н. Н. Зи­ни­ным в 1842.

Работая в Казанском университете, Зинин продолжил эксперименты по восстановлению органических соединений. Ему удалось создать необходимые условия для проведения реакций: лаборатория была оснащена нагревательными приборами, колбами, весами — всем нужным для химического синтеза. В качестве исходного вещества был выбран доступный в то время нитробензол.

• Зинина реакция с нитробензолом была проведена в 1842 году при 180°C с сульфидом аммония в качестве восстановителя.
• При этом произошло замещение нитрогруппы на аминогруппу с образованием анилина.

Анализ полученного вещества подтвердил, что оно идентично анилину, описанному Отто Унфердорбеном в 1826 году. Таким образом, Зинину удалось впервые синтезировать анилин восстановлением нитросоединения, открыв принципиально новый метод его получения.

На следующем этапе Зинин повторил этот эксперимент с другими нитросоединениями. В 1842 и 1845 годах им были получены альфа-нафтиламин и бензидин — первые представители синтетических аминов нового класса веществ. Результаты опытов быстро распространились по научному сообществу и сразу привлекли пристальное внимание химиков. Возможности и перспективы Зининой реакции были очевидны.

Масштабирование Зининой реакции

Открытие Зининым нового метода получения анилина и других аминов потребовало промышленной реализации этой реакции. Экспериментальные опыты в лабораторных масштабах быстро переросли в необходимость организации регулярного производства анилина и аминов. Общий способ получения ароматических аминов по Зинину получил название реакция Зинина уравнение.

Механизм реакции Зинина

Механизм реакции восстановления нитросоединений, открытой Зининым, был впоследствии детально изучен. Согласно современным представлениям, он включает образование нитрозосоединения, дальнейшее восстановление до гидроксиламина и затем до амина.

Новые амины и красители

Вскоре после открытия реакции Зинина стало ясно, что она позволяет получать принципиально новые классы органических соединений, которых не существовало в природе. В частности, синтезированные таким образом ароматические амины сыграли важную роль в создании первых синтетических красителей, таких как метиленовый синий, конго красный, бриллиантовый зеленый.

Нобелевские лауреаты и Зинина реакция

Зинина реакция стала фундаментом современной органической химии и повлияла на работы многих последующих ученых. Так, Нобелевский лауреат по химии Адольф Байер использовал эту реакцию в своих исследованиях синтеза индиго и других красителей.

Анилин в современной промышленности

Производство анилина методом Зинина получило широкое распространение в химической промышленности. По оценкам 2020 года, мировой объем производства анилина достиг 9 млн. тонн в год и продолжает расти. Этот амин является одним из важнейших полупродуктов в синтезе полимеров, красителей, лекарственных веществ в наши дни.