О Николае Дмитриевиче Зелинском

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Факультет Технологии и Исследования Материалов

Доклад

о Николае Дмитриевиче Зелинском

Выполнил студент группы №2068/1

Зайцев Михаил

Санкт-Петербург 2010

Общий обзор

Зелинский Николай Дмитриевич [6 февраля (25 января) 1861, Тирасполь Херсонской губернии, ныне Молдавия -- 31 июля 1953, Москва], российский химик-органик, академик (с 1929), автор фундаментальных открытий в области синтеза углеводородов, органического катализа, каталитического крекинга нефти, гидролиза белков и противохимической защиты.

Исследования Н.Д. Зелинского относятся к нескольким областям органической химии - химии алициклических соединений, химии гетероциклов, органическому катализу, химии белка и аминокислот.

· Положил начало ряду направлений, связанных с изучением взаимных превращений углеводородов.

· Является одним из основоположников нефтехимии и учения об органическом катализе.

· Осуществил (1931-1937) процессы каталитической и пирогенетической ароматизации нефтей.

· Совместно с инженером А. Кумантом разработал конструкцию (1916) противогаза.

· Впервые в СССР начал (1932, совместно с Н.С. Козловым) работы по получению хлоропренового каучука.

· Открыл реакцию получения ?-аминокислот из альдегидов или кетонов действием смеси цианида калия с хлоридом аммония и последующим гидролизом образующихся ?-аминонитрилов. (реакция Хелля-Фольхарда-Зелинского)

· Создал крупную школу химиков-органиков (А.Н. Несмеянов, Б.А. Казанский, А.А. Баландин, Н.И. Шуйкин, А.Ф. Платэ и др.).

Научная деятельность Зелинского весьма разносторонняя: широко известны его работы по химии тиофена, стереохимии органических двуосновных кислот, электропроводности в неводных растворах, по химии аминокислот, но главнейшие его работы относятся к химии углеводородов и органическому катализу. В 1895--1907 впервые синтезировал ряд циклопентановых и циклогексановых углеводородов, послуживших эталонами для изучения химического состава нефтяных фракций. Уже в 1911 осуществил гладкую дегидрогенизацию циклогексана и его гомологов в ароматические углеводороды в присутствии платинового и палладневого катализаторов; широко использовал эту реакцию для установления содержания циклогексановых углеводородов в бензиновых и керосиновых фракциях нефтей (1920--30), а также как промышленный метод получения ароматических углеводородов из нефти. Эти исследования Зелинского лежат в основе современных процессов каталитического риформинга нефтяных фракций. Последующие исследования в этой области привели Зелинского и его учеников к открытию (1934) реакции гидрогенолиза циклопентановых углеводородов с превращением их в алканы в присутствии платинированного угля и избытка водорода.

В 1915 Зелинский успешно использовал окисные катализаторы при крекинге нефти, что привело к снижению температуры процесса и к увеличению выхода ароматических углеводородов. В 1918--19 Зелинский разработал метод получения бензина крекингом солярового масла и нефти в присутствии хлористого и бромистого алюминия; реализация этого метода в промышленном масштабе сыграла важную роль в обеспечении бензином молодого Советского государства. Зелинский открыл реакцию каталитического уплотнения ацетилена в бензол в присутствии активированного угля. В 1930-е гг. детально исследовал открытую им ещё в 1911 реакцию перераспределения водорода в циклогексене (т. н. необратимый катализ), при котором одновременно образуются циклогексан и бензол. Зелинский и его ученики изучили также дегидрогенизацию парафинов и олефинов в присутствии окисных катализаторов.

Являясь сторонником теории органического происхождения нефти, Зелинский провёл ряд исследований, чтобы связать её генезис с сапропелями, горючими сланцами и др. природными и синтетическими органическими веществами.

Зелинским и его учениками доказано промежуточное образование метиленовых радикалов во многих гетерогенно-каталитических реакциях: при распаде циклогексана, при синтезе углеводородов из окиси углерода и водорода на кобальтовом катализаторе, в открытых им реакциях гидроконденсации олефинов с окисью углерода и гидрополимеризации олефинов в присутствии малых количеств окиси углерода.

Особое место занимают работы Зелинского по адсорбции и по созданию угольного противогаза (1915), принятого на вооружение во время 1-й мировой войны 1914--18 в русской и союзнических армиях.

Зелинский создал крупную школу учёных, внёсших фундаментальный вклад в различные области химии. Среди его учеников: академики АН СССР А. А. Баландин, Л. Ф. Верещагин, Б. А. Казанский, К. А. Кочешков, С. С. Наметкин, А. Н. Несмеянов; член-корреспондент АН СССР Н. А. Изгарышев, К. П. Лавровский, Ю. Г. Мамедалиев, Б. М. Михайлов, А. В. Раковский, В. В. Челинцев, Н. И. Шуйкин; профессор Л. А. Чугаев, Н. А. Шилов и др.

Краткая биография

Зелинский родился в дворянской семье. Отец его скончался от быстротечной чахотки в 1863. Два года спустя от той же болезни умерла его мать. Осиротевший мальчик остался на попечении своей бабушки, М. П. Васильевой. Боясь возможности наследования болезни, она старалась закалять мальчика, он рос крепким и подвижным ребенком. Первоначальное образование Зелинский получил в Тираспольском уездном училище, затем в известной Ришельевской гимназии в Одессе. Интерес к химии появился у него очень рано, в 10 лет он уже проводил химические опыты.

Переломным моментом в выборе жизненного пути было знакомство Зелинского с И. М. Сеченовым, который в середине 1870-х годов читал публичные лекции в Большой химической аудитории Новороссийского (Одесского) университета. В 1880 Зелинский поступил на естественноисторическое отделение физико-математического факультета Новороссийского университета. В стенах этого университета работали крупнейшие российские ученые: И. М. Сеченов, И. И. Мечников, Н. Н. Соколов, Н. А. Умов, П. Г. Меликишвили, А. О. Ковалевский, А. А. Вериго и др. С первого курса Зелинский решил посвятить себя органической химии. Под руководством профессора П. Г. Меликишвили он выполнил свою первую научную работу, которая была опубликована в мае 1884 в «Журнале физико-химического общества». В 1884 Зелинский окончил университет и был оставлен на кафедре химии.

В 1885 он был командирован в качестве стипендиата факультета в Германию. Для стажировки были выбраны лаборатории И. Вислиценуса в Лейпциге и В. Мейера в Геттингене, где уделялось большое внимание вопросам теоретической органической химии и явлениям изомерии и стереохимии. Пытаясь выяснить строение тиофена, Майер предложил Зелинскому осуществить синтез тетрагидротиофена. В ходе работы Зелинский получил промежуточный продукт -- дихлорэтилсульфид (названный впоследствии ипритом), оказавшийся сильнейшим ядом, от которого молодой ученый сильно пострадал, получив ожоги рук и тела. Так будущий создатель противогаза впервые получил одно из самых коварных отравляющих веществ и стал первой его жертвой.

По возвращении из-за границы (1888) Зелинский выдержал магистерский экзамен и был зачислен внештатным приват-доцентом Новороссийского университета. Он начал читать лекции по органической химии студентам-естественникам. Благодаря содействию заведующего университетской лабораторией А. А. Вериго, Зелинский получил возможность начать самостоятельную научную работу. К исследовательской деятельности он привлекал способных студентов, под его руководством свои первые научные работы сделали А. М. Безредка, А. А. Бычихин, А. Г. Дорошевский и др., ставшие впоследствии известными учеными. Продолжая исследования, начатые в Германии, Зелинский защитил магистерскую диссертацию «К вопросу об изомерии в тиофеновом ряду» (1889), в которой подробно исследовал пути синтеза различных изомерных производных тиофена.

В 1890 по ходатайству П. Г. Меликишвили и А. А. Вериго 29-летний Зелинский вступил в должность штатного приват-доцента Новороссийского университета. В этом же году он получил командировку в Лейпциг в лабораторию В. Ф. Оствальда.

В 1891 Зелинский блестяще защитил докторскую диссертацию «Исследование явлений стереоизомерии в рядах предельных углеродистых соединений». Он одним из первых исследовал пути синтеза стереоизомерных двухосновных кислот. Серия проведенных исследований сделала достоянием практики методы получения замещенных янтарных, глутаровых, адипиновых, пимелиновых кислот и диоксикислот жирного ряда.

Летом 1893 по рекомендации Н. А. Меншуткина Зелинский был назначен экстраординарным профессором Московского университета. Переезд в Москву открывал для ученого новые возможности. Учебный 1893 год он начал с чтения вступительной лекции «Научное значение химических работ Пастера», в котором был сделан глубокий анализ причин оптической деятельности органических соединений и были высказаны интересные прогнозы о значении стереохимических представлений в химии и биологии. В Московском университете Зелинский читал основной курс органической химии для студентов естественного отделения, вел практические занятия по аналитической и органической химии, в течение ряда лет (1899-1904) по приглашению И. М. Сеченова читал курс органической химии студентам медицинского факультета. В его лаборатории работала талантливая молодежь: С. С. Наметкин, В. П. Кравец, Г. Л. Стадников и др.

Московский период был для Зелинского очень плодотворным. Диапазон интересов ученого был исключительно широк. С 1893 по 1911 им опубликовано свыше 200 научных статей. В 1906 Зелинский впервые разработал доступный метод получения альфа-аминокислот, объяснил механизм реакции, синтезировал большое количество аминокислот.

Важным объектом научных исследований этого периода стала нефть -- сложная смесь органических соединений. Продолжая исследования В. В. Марковникова, он усиленно разрабатывал проблему рационального использования нефти, в частности вопросы ее ароматизации. В 1911 Зелинский открыл дегидрогенизационный катализ нафтенов с применением платины и палладия. Результатом этих исследований явился пуск первого в России производства термического крекинга нефти.

Зелинский успевал вести и большую общественную работу. Он организовал на Высших женских курсах кафедру органической химии, создал прекрасную лабораторию. В начале 1900-х годов Зелинский участвовал в создании Центральной лаборатории Министерства финансов в Москве, в 1908 -- в открытии Народного университета им. Шанявского.

В 1911 в числе большой группы профессоров и преподавателей Московского университета Зелинский подал в отставку в знак протеста против реакционной политики министра просвещения Кассо, постоянно вмешивающегося в дела университета. Зелинский лишился возможности вести исследовательскую работу. Некоторое время он читал лекции в Народном университете им. Шанявского, а затем переехал в Петербург, где стал заведовать кафедрой товароведения на экономическом факультете Политехнического института и руководить Центральной лабораторией. С 1914 по 1922 Зелинский опубликовал только 10 научных работ, но деятельность его не ослабела, а получила другое направление. В Петербурге Зелинский занялся исследованием строения белков. В 1914 им впервые были предложены принципы каталитического метода расщепления белковых тел.

В годы Первой мировой войны ученый активно проводил исследования в области каталитического крекинга и пиролиза нефти, которые способствовали заметному повышению выхода толуола -- сырья для получения тринитротолуола (тротила, тола). Это исследование имело первостепенное значение для оборонной промышленности. Зелинский впервые предложил в качестве катализаторов для дегидрогенизации углеводородов нефти использовать доступные алюмосиликаты и окисные катализаторы, которые используются и в наше время. В Петербурге Зелинский разработал средство защиты от боевых отравляющих веществ -- угольный противогаз.

22 апреля 1915 в районе Ипра на стыке французского и британского фронтов немцы осуществили первую газобалонную химическую атаку. В результате из 12 тысяч солдат в живых осталось только 2 тысячи. 31 мая подобную атаку повторили на русско-германском фронте под Варшавой. Потери среди солдат были огромны. Зелинский поставил задачу отыскать надежное средство защиты от отравляющих газов. Понимая, что для универсального противогаза нужен универсальный поглотитель, для которого был бы совершенно безразличен характер газа, Зелинский пришел к идее использовать обыкновенный древесный уголь. Он вместе с В. С. Садиковым разработал способ активирования угля путем прокаливания, что значительно увеличило его поглотительную способность. В июне 1915 на заседании противогазовой комиссии при Русском техническом обществе Зелинский впервые доложил о найденном им средстве. В конце 1915 инженер Э. Л. Куммант предложил использовать в конструкции противогаза резиновый шлем. Из-за преступной задержки с внедрением противогаза по вине командования армии только в феврале 1916 после испытаний в полевых условиях он, наконец, был принят на вооружение. К середине 1916 было налажено массовое производство противогазов Зелинского-Кумманта. Всего за годы Первой мировой войны в действующую армию было направлено более 11 миллионов противогазов, что спасло жизнь миллионам русских солдат.

После Февральской революции 1917 Зелинский получил право вернуться в Московский университет и снова переехал в Москву. После Октябрьской революции 1917 он продолжил работу на кафедре. Уже в 1918 Зелинский участвовал в решении неотложных проблем, стоявших перед страной, изучал методы получения бензина из мазута. Начиная с 1923 Зелинский опубликовал большое количество статей о катализе, синтезе новых соединений, происхождении нефти, холестерине, белковых веществах, синтезе каучука и др.

Зелинский - один из организаторов Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева и его почетный член (с 1941).

За огромный вклад в развитие химической науки Зелинский был избран почетным членом Московского общества испытателей природы (1921), с 1935 -- его президент награжден Большой премией им. А. М. Бутлерова (1924), удостоен звания заслуженного деятеля науки (1926), избран членом-корреспондентом АН СССР (1926), академиком АН СССР (1929). В 1934 ему была присуждена премия им. В. И. Ленина, в 1942, 1946, 1948 -- три Государственных премии СССР. В 1945 Зелинский был удостоен звания Героя Социалистического Труда, в 1951 -- награжден орденом Ленина. Награжден 4 орденами Ленина, 2 др. орденами, а также медалями Его именем назван Институт органической химии в Москве (1953).

Приложения