شیمی آلی و كشف فریدریش وهلر

[*مینا*]

شاید پیچیده ترین ماده طبیعی كه تاكنون در آزمایشگاه تولید شده است ویتامینB12 باشد ( شكل 1). درسال 1972 رابرت ب. وودوارد و آلبرت اشنموزر اعلام كردند كه این ویتامین را بطور كامل در آزمایشگاه تهیه كرده اند. این موفقیت نتیجه همكاری 11ساله 100 شیمیدان از 19 كشور جهان در دانشگاهای هاروارد و زوریخ بود. گر چه این روش آزمایشگاهی هرگز منبع قابل استفاده ای برای تأمین ویتامین نبود، اما نقطه عطفی در تهیه مواد آلی به شمار می آمد؛ چون در طی این فعالیت علمی ، واكنشها، روشها و نظریات جدید ابداع شدند.
اوره، كه نخستین ماده طبیعی بود كه در آزمایشگاه تهیه شد، ساختار بسیار ساده تری دارد( شكل 2). در 1828 فریدریش وهلر آن را تصادفاً در آزمایشگاهش در برلین تهیه كرد. در آن زمان اوره را به عنوان یكی از انواع تركیبات آلی می شناختند. یان یاكوب برسیلیوس كه شیمیدان سوئدی مشهوری بود، واژه آلی (Organic) را در حوالی 1807 تعریف كرد. این عنوان به هر ماده ای كه ارگانیسم های (Organism) زنده – چه گیاه و چه جانور- تولید كنند اطلاق می شود؛ در مقابل آنها موادی هستند كه منشا غیر زنده و معدنی دارند، و مواد غیرآلی یا معدنی نامیده شدند. در اوایل سده نوزدهم ، همه مواد شیمیایی شناخته شده تا آن زمان را در یكی از این دو گروه ، طبقه بندی می كردند. مواد معدنی نظیر عناصر رایج فلزی و تركیبات آنها كه در سنگهای معدنی یافت می شدند، بسیار ساده تر از مواد آلی، نظیر قند، نشاسته و چربی حیوانی بودند. عقیده بر آن بود كه مواد آلی نوعی نیروی حیاتی دارند كه از گیاهان یا جانوران به یكدیگرمنتقل می شود. در نظریه حیات گرایی این فرض اولیه حاكم بود كه برخلاف مواد معدنی كه امكان تهیه آنها در آزمایشگاه وجود داشت، مواد آلی قابل تهیه درآزمایشگاه نبودند- دست كم از مواد معدنی نمی شد آنها را تولید كرد.










در سال 1828 وهلر به خوبی دانسته بود كه اوره نوعی ماده آلی است. در واقع وجود اوره در ادرار توجه خود وهلر را جلب كرده بود، و هنگامی كه وهلر دانشجوی پزشكی دردانشگاه هاید لبرگ بود آزمایشهایی را در زمینه تولید آن در سگها و حتی خودش انجام داد. فریدریش وهلر، در سال 1800 در روستای اشرشایم در نزدیكی فرانكفورت آلمان متولد شد. در فرانكفورت به دبیرستان رفت، اما در دوران دانش آموزی نبوغ چندانی از خود نشان نداد. همان طور كه خودش بعداً اذعان كرد، قسمت عمده ای از وقت خود را صرف انجام آزمایش در شیمی می كرد، و فرصت كافی برای درس خواندن نداشت . در منزلشان اتاقش را به آزمایشگاهی تبدیل كرده بود، و از اجاق زغالی آشپزخانه برای گرم كردن سنگهای معدنی و دیگر مواد شیمیایی اش استفاده می كرد.
پس از آن كه وهلر جوان از دبیرستان فارغ التحصیل شد، به دانشگاه ماربوگ را ه یافت، و به همان دلیلی كه اهل خانه از دست او عاصی شده بودند، با صاحبخانه اش اختلاف پیدا كرد: چون در محل سكونتش زیادی آزمایش انجام می داد! پس از یك سال تحصیل در ماربورگ خود را به هایدلبرگ انتقال داد، و تحت تأثیر لئوپولد گملین كه در آن هنگام از شیمیدانان مشهورآلمان بود قرار گرفت. گرچه وهلر با دانشنامه پزشكی از هایدلبرگ فارغ التحصیل شد، اما به توصیه گملین، كه خود زمانی پزشك بود، طب عملی را كنار گذاشت و خود را وقف شیمی كرد.
وهلر با كمك گملین به استكهلم رفت تا زیر نظر برزلیوس به مطالعه و پژوهش بپردازد. گرچه فقط یك سال در آنجا ماند، اما او و برزلیوس با یكدیگر رفاقتی پیدا كردند كه تا آخر عمر ادامه یافت. وهلر برای مدت كوتاهی به هایدلبرگ بازگشت، و سپس در یكی از دانشكده های فنی برلین به تدریس مشغول شد. گرچه مقام دانشگاهی مهمی نبود و در واقع در آن شهر بزرگ بیشتر به تدریس شبانه شباهت داشت، اما آزمایشگاهی در اختیارش بود كه كمال استفاده را از آن كرد.او نخستین كسی بود كه آلومینیم را در سال 1827 به حالت فلزی آزاد تولید كرد. البته روشی كه به كار برد عملی نبود، و حدود60 سال طول كشید تا یك دانشجوی امریكایی، در دانشكده اوبرلین در اوهایو روشی را برای تهیه صنعتی آلومینیم با استفاده از جریان برق كشف كند.( اشاره آخر مطلب را ببینید). در همین آزمایشگاه بود كه وهلر در سال 1828 آزمایشی انجام داد كه شهرتش را در تاریخ شیمی آلی تضمین كرد. او قصد داشت سیانات آمونیم خالص را، كه تصور می شد فرمولش همانی باشد كه در (شكل 3 ) نشان داده شده است، از سیانات پتاسیم و سولفات آمونیم، كه دو نمك معدنی معمولی بودند، تهیه كند. پس از آنكه دو نمك را در مجاورت یكدیگر حرارت داد، محلولی را كه پیش بینی می كرد در آن سیانات آمونیم باشد تبخیر كرد. اما بلورهای سفید رنگی به دست آورد كه درست به اوره ای كه بارها ازادرار سگ و انسان جدا كرده بود شباهت داشتند! بی درنگ ثابت كرد كه این بلورها واقعاً اوره هستند. وهلراین نتیجه را به عنوان : واقعیتی شگفت آور كه بیانگر نمونه ای از تولید صناعی ماده ای آلی، و به اصطلاح جانوری، از مواد معدنی است توصیف كرد. این نتیجه شگفت آور جنبه دیگری هم داشت كه برای وهلر و نیز برزلیوس، كه پس از مدت كوتاهی به كشف وهلر پی برده بود، اهمیت داشت. سیانات آمونیم و اوره ای كه از آن تولید شده بود ایزومر یكدیگر بودند ( مشتق ازمعادل یونانی به معنی پاره های یكسان ) این واژه را برزلیوس، برای توصیف تركیباتی كه از عناصر یكسان با نسبت های برابر تشكیل می شدند وضع كرده بود. سیانات آمونیم و اوره هر دو حاوی یك اتم كربن، یك اتم اكسیژن، دو اتم نیتروژن و چهار اتم هیدروژن هستند. ظاهراً وهلر و برزلیوس به جای توجه به تأثیری كه ممكن بود این كشف بر نظریه حیات گرایی داشته باشد ، بیشتر بر این جنبه تهیه اوره تأكید داشتند. اما كشف تصادفی وهلر سرآغازی بر زوال نظریه حیات گرایی بود كه مدتها مانع از پیشرفت شیمی تركیبات كربن می شد. دیگر شیمیدانان آن عصر خاطر نشان كردند كه گر چه سیانات پتاسیم و سولفات آمونیم را معمولاً غیرآلی می دانستند، اما وهلر آنها را از موادی آلی نظیر شاخ و خون جانوران تهیه كرده بود، نه از عناصر سازنده شان؛ بنابراین نمی شد نتیجه گرفت كه تهیه اوره به دست وهلر، نظریه حیات گرایی را از اعتبار ساقط می كند. تنها وقتی هرمان كولبه در 1845 اسید استیك را از عناصر تشكیل دهنده اش ( كربن، هیدروژن و اكسیژن) تهیه كرد، در آن موقع بود كه افراطیان بالاخره مرگ نظریه حیات گرایی را پذیرفتند. از آن پس تعریف شیمی آلی به شیمی تركیبات كربن ( تعریف پذیرفته شده امروزی ) تغییر یافت، چه این تركیبات از منشا طبیعی باشند، چه از تولیدات آزمایشگاهی.










وهلر می توانست بقیه عمرش را وقف شیمی آلی كند، اما این كار را نكرد. علاقه ای كه از ابتدا به سنگهای معدنی داشت همچنان پا برجا بود و اكثر كارهای بعدی اش به شیمی معدنی مربوط می شد. وهلر پس از ترك برلین در 1831، برای مدت كوتاهی در دانشكده فنی دیگری در كاسل به كار مشغول شد، و سپس در1836 به هدف خود كه استادی در یكی از دانشگاههای بزرگ آلمان یعنی گوتینگن بود، دست یافت. وی در آنجا برخی از بهترین كارهای پژوهشی خود را با همكاری دوستش یوستوس لایبیگ كه استاد دانشگاه گیسن بود ارائه داد. وهلر كه وجودش در بخش شیمی گوتینگن بر اعتبار آن می افزود، شیمیدانانی را از سرتاسر جهان به سوی آن جذب كرد. وی در گوتینگن به تدریس، تربیت شیمیدانان پژوهشگر، نوشتن كتابهای دانشگاهی و ویرایش مجلات پژوهشی شیمی ادامه داد، تا سرانجام در1882 در گذشت. وهلر حدود 8000 دانشجو را در گوتینگن پرورش داد. از جمله اینها رودلف فیتیگ بود، كه بعدها استاد دانشگاه توبینگن شد، و ایرارِمسن از ایالات متحده زیر نظر او به تحصیل پرداخت. رمسن بعد از تحصیل در توبینگن به ایالات متحده بازگشت و سطح علمی بخش شیمی دانشگاه جانزهاپكینز را تا به حد دانشگاههای اروپایی ارتقا داد. این بخش مركز عمده ای برای تربیت نسل های بعد شیمیدانان در آمریكا شد . گذشته از افتخارات بسیاری كه نصیب وهلر شد، تهیه غیر مترقبه تركیب ساده ای به نام اوره از طریق گرم كردن سیانات آمونیم در 27 سالگی به عنوان مهمترین موفقیتش جلوه گر می شود و امروزه تقریباً در هر كتاب درسی شیمی آلی ذكری از آن به میان می آید. تهیه یك تركیب آلی از تركیبی معدنی نشانگر پایان نظریه حیات گرایی و سرآغازی بر پایه گذاری شیمی آلی برمبنایی معقول بود.






منبع :: شیمی دان های دانشکده ی شیمی دانشگاه تبریز