Общее собрание академии наук СССР (3-5 февраля 1964 г.) (стр. 27 )

Вопрос чистоты процесса и продукта приобретает особое значение. Ведь любое улучшение выхода и качества, сокращение пути именно в многотоннажном производстве дает огромные экономические выгоды. В производстве удобрений нужно, например, искать более выгодных пу; тей получения азотной кислоты, чем через аммиак, когда мы сначала-до'бываем водород, а потом превращаем его в воду. С этой точки зре­ния интересен разработанный в Институте нефтехимического синтеза Академии наук СССР метод получения окислов азота в плазменной струе плазматрона.

Развивая химию удобрений, нужно добиваться производства кон­центрированных туков в форме, не только наиболее транспортабельной.. но и наиболее выгодной для применения.

НАУЧНЫЕ  ПРОБЛЕМЫ  РАЗВИТИЯ  ХИМИИ

99

В органической большой химии основой служат углеводороды неф­ти, природных газов и коксохимии. В основном это все же нефтехимия. Главный процесс нефтепереработки — крекинг.

Необходимо, кстати говоря, добиться, чтобы разработанный в Ака­демии наук СССР прогрессивный процесс скоростного каталитического* крекинга был, наконец, использован промышленностью.

Важнейшей целью научной нефтехимии является дальнейшее изуче­ние взаимопревращений углеводородов разных типов и превращений их в простейшие кислородные, азотистые, сернистые, галоидные дерива­ты. Мы обязаны советской химии, в частности Институту органической химии им. , такими важными процессами, как арома­тизация жирных углеводородов, дегидрогенизация предельных в не­предельные и диеновые — каучукогены, бутадиен и изопрен, как разра­ботка целой области полинитросоединений. Но еще многое в этой ос­новной области неизвестно. Например, Академия наук Азербайджанской ССР успешно разработала технологию выделения циклопентадиена из продуктов пиролиза, однако нельзя целенаправленно получить этот становящийся очень важным углеводород, ресурсы его недоста­точны для уже определившихся путей применения. Нет способа пря­мого окисления ароматических углеводородов в фенолы. Между тем возможность и высокая технологичность новых процессов получения важных полупродуктов и мономеров в этой области подтверждаются прямым получением акрилнитрила окислением аммиака и пропилена, получением ацетальдегида путем окисления этилена или сопряженным окислением пропилена и ацетальдегида в окись пропилена и уксусную кислоту.

Хотя большой органический синтез нужно базировать в основном на нефти и природном газе, не следует пренебрегать и другими источ­никами массового органического сырья — углем, торфом, сфагнумами, древесиной, а также сельскохозяйственными отходами. Все это ценное углеродистое сырье. У нас им мало занимаются с точки зрения хими­ческой и биохимической переработки, но оно может быть дополни­тельным ресурсом полупродуктов химической промышленности и фу­ража. Значение возобновляемого углеродистого сырья в дальней пер­спективе должно возрастать, и поиски на его основе необходимо вести уже сейчас.

Огромное значение приобретает овладение тайнами катализа, здесь слишком много эмпирики и существуют теории, учитывающие лишь ту или иную группу факторов. Пора повести объединенное наступление на гетерогенный и гомогенный катализ, катализ комплексными катали­заторами, на энзиматический катализ и те вновь открытые в биосинте­зе виды каталитического построения молекул, которые можно назвать синтезом на матрице. Особенно важными в большой химии становятся; некоторые типы процессов, например полимеризация, теломеризация, строящие из простейших непредельных молекул, в первом случае, це­левые продукты — полимеры, во втором — би - и полифункциональные вещества среднего молекулярного веса, ценные полупродукты синтеза, могущие быть основой получения высокомолекулярных веществ. Управ­ление такими процессами — инициирование, ингибирование, овладение кинетикой цепных реакций — важнейшие задачи современности.

Другое чрезвычайно многообещающее открытие — быстрая полиме­ризация в твердом состоянии в момент фазового перехода. Таким пу­тем в Московском университете осуществлены необыкновенно изящ­ные полимеризации нитрилов, кетонов и ацетальдегида — последнего по двум типам: С—С и С—О. Чудесно заполимеризованы, также гете-

7*

100

ОБЩЕЕ  СОБРАНИЕ  АКАДЕМИИ  НАУК  СССР

роциклы, подобные пиридину (линейные полимеры). Полученные в Академии наук СССР органические высокополимерные полупроводни­ки находят первые практические применения.

Не менее важным процессом синтеза высокомолекулярных соедине­ний является поликонденсация. Модификация состава и свойств поли­меров достигается интереснейшими процессами прививки, блок-полиме­ризации, позволяющими соединить казалось бы несоединимое, комби­нировать минеральные полимеры с органическими и последние между собой. Очень интересные результаты дал метод привитой радиацион­ной полимеризации из газовой фазы. Примером сополимера может слу­жить новое интересное волокно из акрилнитрила и поливинилового спирта.

*

Все возрастающее, иногда решающее значение в большой химии, особенно в химии полимеров, получает высокая чистота веществ: только они образуют полноценные полимеры и, следовательно, опреде­ляют прогресс в методах аналитического контроля и разделения ве­ществ. об этом сказал немного, но главным образом в применении к неорганической химии, где эта область является в какой-то мере уже завоеванной позицией, к химии ядерного горючего и вспо­могательных материалов ядерной энергетики, к химии. полупроводников. В индустрии мономеров она только начинает осознаваться. Здесь большое поле работы, безусловно высокоэффективной в экономическом отношении и требующей глубокого развития ряда разделов химии и физической химии.

Такие методы разделения веществ, как молекулярные сита, в част­ности, цеолиты, клатратные соединения, препаративная хроматография, зонная плавка, должны широко войти в лаборатории и на заводы орга­нической промышленности.

Поскольку назначение высокомолекулярных веществ, будь то пласт­масса, пленка или волокно, требует механической прочности, два раздела химии полимеров приобретают особую важность. Первый — это стереохимия полимеров и стереонаправленная полимеризация, ибо сте-реоспецифические полимеры оказываются выдающимися по прочности. Вторым является тот раздел науки, который учит управлять физической структурой полимерного тела — пачечной, кристаллической. Этот раз­дел аналогичен соответствующему разделу металлургии, но пока раз­вит гораздо слабее. В качестве примера укажу, что в 1963 г. интересные результаты достигнуты по образованию новых кристаллических струк­тур полипропилена с целым спектром механических свойств, а также по синтезу стеклообразных полиарилатов с различными типами над­молекулярных структур и, соответственно, с различными механически­ми свойствами, которые возрастают на порядок, например, хрупкость падает в 10 раз.

Исключительное значение приобретает научное освещение взаимо­действия молекул высокополимера с твердыми наполнителями и пла­стификаторами, подбор этих необходимых ингредиентов некоторых ти» пов пластиков, обоснованный научно, а не эмпирически. Требованием времени стало создание учения о механической переработке пластиков, о сопротивлении высокомолекулярных материалов. Это уже задачи для механики.

Наконец, углеводороды нефти, по-видимому, станут основой еще одной группы отраслей большой химии. Я говорю о микробиологическом. синтезе. Ряд микроорганизмов способен потреблять разнообразные уг-

НАУЧНЫЕ  ПРОБЛЕМЫ  РАЗВИТИЯ  ХИМИИ

101

леводороды нефти, особенно парафины, и при наличии других элемен­тов питания (азота, фосфора) превращать их в полноценные пищевые кормовые белки, жиры, кислоты и другие дериваты исходных углево­дородов. Работы в этой области уже дали первые результаты.

Малая химия, к которой я перехожу сейчас, характеризуется разно­образной продукцией — от сотен килограммов и тонн до тысячи тонн и лишь иногда достигает десятков тысяч тонн. Гораздо важнее другая ее сторона —огромная номенклатура. Вместо десятков веществ большой химии —десятки тысяч индустриально производимых продуктов. Это различные инициаторы, ингибиторы, антиоксиданты, антидетонаторы,, антикоррозионные вещества, регуляторы горения, катализаторы, поверх­ностно-активные, смазывающие вещества, это красители и люминофоры,, вещества электротехнического и радиотехнического назначения, огром­ный ассортимент физиологически активных веществ — лекарств, бакте­рицидов, пестицидов, антибиотиков и пр. Все эти вещества должны про­никнуть в быт и промышленность и химизировать их.

С точки зрения химика-исследователя, это и есть большая — по но­менклатуре и разнообразию —химия. Если для него в многотоннажной химии на первый план выступает процесс, то в малой химии — веще­ство и его специфические свойства, их зависимость от строения моле­кулы и тем самым — строение молекулы и синтез этих структур. Здесь большой простор, в частности, и для экстенсивных исследований как в органической и неорганической химии, так и на стыке этих дисцип­лин— в химии элементоорганической.

Многие области, приобретшие или могущие приобрести после их освоения большую важность, в настоящее время мало изучены. В не­органической химии — это химия осколочных элементов в производстве атомной энергии, химия трансуранов — области, в которых Академия наук СССР имеет определенные достижения,— химия соединений с ано­мальной валентностью, например соединения инертных газов, о ко­торых говорилось в докладе , соединения нуль-валент­ных металлов или металлов с аномально высокой валентностью, бор-гидриды.

Особое внимание привлекают неорганические ароматические систе­мы, например боразол или тримеры фосфнитрила и возможности син­теза совершенно новых, чисто неорганических полимеров.

В органической химии — это новые ароматические системы, много­ядерные ароматические и дегидроароматические системы. Это обшир­ная область малоизученных или еще не полученных гетероциклов, тоже в основном ароматического типа. В качестве примера назову широкий круг исследований Московского университета по гетероциклам, а так­же обширную химию тиофена, созданную в Институте органической химии и дающую в руки индустрии совершенно новые пути создания ряда ценных алифатических веществ. Наконец, это область соедине­ний с аномальной валентностью, подобных карбенам и окиси углерода. Большая часть элементоорганической химии является как бы плохо картированной страной с изобилием белых пятен. Здесь особое внима­ние привлекают органические соединения Si, P, F, В и металлов, а среди последних вновь открытые и интенсивно исследуемые во всем мире и у нас сэндвичеобразные соединения и другие ^-комплексы, тоже соединения с аномальной валентностью. Как раз в этих областях, как и в примыкающей сюда области чисто неорганических комплексных сое­динений, советская химия занимает неплохие позиции. Этот неоргани­ческий комплекс на самом деле тоже органический, с органическим влиянием.