Химический синтез, предложенный выдающимся русским ученым Сергеем Васильевичем Лебедевым в 1920-х годах, навсегда изменил мир органической химии. Его метод получения синтетического каучука из этилового спирта и по сей день лежит в основе промышленных технологий производства этого уникального материала.
Биография С.В. Лебедева и начало научного пути
Сергей Васильевич Лебедев родился 13 июля 1874 года в Люблине. Его отец был учителем словесности, а в 32 года принял сан священника. В семье Лебедевых царила атмосфера уважения к науке и образованию.
После окончания Варшавской гимназии в 1890 году Лебедев поступает на естественное отделение физико-математического факультета Петербургского университета. В студенческие годы он увлекается революционными идеями, участвует в забастовках, за что однажды был арестован.
Был он красивый, высокий, стройный юноша. С гордо закинутой назад головой. С движениями уверенными и свободными, смелыми и ловкими. Очень любил игры, верховую езду, танцы, греблю. В нем ярко проявлялась большая одаренность, нравственная чистота, правдивость и благородство души.
После окончания университета в 1900 году Лебедев работает в лаборатории одного из крупнейших химических предприятий Петербурга. В 1902 году он возвращается в alma mater на должность лаборанта.
Научные интересы молодого ученого
Уже в студенческие годы Лебедев увлекается исследованиями в области органической химии. Особенно его интересуют реакции полимеризации и процессы образования высокомолекулярных соединений из более простых мономеров.
В 1906 году Лебедев едет в командировку в Сорбонну, где знакомится с работами известного французского химика Виктора Анри. Под влиянием его идей Лебедев выбирает темой своих исследований изучение полимеризации непредельных органических соединений.
Личная жизнь ученого
Важную роль в судьбе Лебедева сыграла его двоюродная сестра Анна Петровна Остроумова, известная русская художница. Они познакомились в 1903 году и после развода Лебедева со своей первой женой в 1905 году обручились.
А.П. Остроумова оказала большую поддержку Лебедеву в его научной деятельности. Она создала уют в его доме, заботилась о его здоровье во время болезни, вдохновляла на новые открытия.
Исследования полимеризации соединений
11 сентября 1908 года С.В. Лебедев выступает с докладом в Русском физико-химическом обществе, посвященным скоростям полимеризации эфиров акриловой кислоты. Эта работа положила начало его систематическим исследованиям в области химии высокомолекулярных соединений.
Открытие закономерностей полимеризации
На основании многочисленных опытов Лебедеву удается установить ряд важных закономерностей протекания реакций полимеризации. В частности, он показывает, что процессы полимеризации непредельных частиц и деполимеризации их полимеров являются по сути единым обратимым процессом.
Кроме того, Лебедев исследует влияние температуры и других факторов на скорость полимеризации, предлагает количественное описание этой зависимости.
Вклад Лебедева в теорию химического строения
Работы Лебедева внесли большой вклад в развитие теории химического строения органических соединений, сформулированной А.М. Бутлеровым. Лебедев развил основные положения этой теории применительно к соединениям с двойными связями.
В частности, он теоретически показал, что атомы углерода в молекулах алкадиенов, содержащих две двойные связи, находятся в состоянии sp2-гибридизации. Это объяснило многие особенности химических свойств таких соединений.
Поиск путей производства синтетического каучука
В 1926 году в СССР был объявлен конкурс на разработку промышленной технологии получения синтетического каучука, не уступающего по свойствам натуральному. Эта задача как нельзя лучше соответствовала научным интересам Лебедева.
Исследование структуры каучука методом озонолиза
Для того чтобы подобрать оптимальный способ синтеза синтетического аналога, Лебедев решает сначала точно определить химическое строение молекул натурального каучука. С этой целью он применяет разработанный им метод химического разложения с помощью озона (озонолиз).
В результате Лебедев устанавливает, что основу натурального каучука составляет полимер изопрена. Это позволяет цформулировать требования к искомому синтетическому аналогу.
Предложенный Лебедевым метод синтеза
На основании проведенных исследований Лебедев предлагает оригинальный способ получения синтетического каучука - полимеризацию бутадиена-1,3 из этилового спирта. Этот метод впоследствии был назван синтезом Лебедева .
Предложенная Лебедевым схема синтеза включала следующие стадии:
- Получение бутадиена-1,3 дегидратацией этанола
- Полимеризация бутадиена-1,3 с образованием полибутадиена
- Модификация полученного полимера
Такой подход позволял использовать в качестве сырья дешевый и доступный этиловый спирт для производства синтетического каучука в промышленных масштабах.
Запуск опытного производства синтетического каучука
Метод синтеза, предложенный Лебедевым, был признан наиболее перспективным по итогам конкурса 1926 года. Уже в 1930 году в Ленинграде началось строительство опытного завода и исследовательской лаборатории под руководством Лебедева.
Первая промышленная партия синтетического каучука
Уже в 1931 году на ленинградском опытном заводе была получена первая опытная партия синтетического каучука по методу Лебедева весом 260 кг. А в 1932 году завод выпустил уже первые тонны нового материала.
Исследование свойств синтетического каучука
Одновременно Лебедев проводит систематические исследования свойств синтетического каучука и изделий на его основе. Он подбирает оптимальные наполнители, пластификаторы и вулканизирующие агенты для резиновых смесей.
Результатом этой кропотливой работы стало создание рецептур высококачественных резин на основе синтетического полибутадиена, не уступающих изделиям из натурального каучука.
Уже в 1931 году из полученного по методу Лебедева каучука были изготовлены автомобильные покрышки, успешно прошедшие испытания.
