СИ́НТЕЗ ХИМИ́ЧЕСКИЙ

СИ́НТЕЗ ХИМИ́ЧЕСКИЙ, це­ле­на­прав­лен­ное по­лу­че­ние слож­ных хи­мич. со­еди­не­ний (про­дук­тов) из бо­лее про­стых веществ (реа­ген­тов) с по­мо­щью хи­мич. ре­ак­ций и их со­че­та­ния с ме­ха­нич. опе­ра­ция­ми и фи­зич. ак­ти­ви­ро­ва­ни­ем; ос­но­ва хи­ми­че­ской тех­но­ло­гии. С. х. под­раз­де­ля­ет­ся на ор­га­нич., не­ор­га­нич. и био­хи­мич.; про­во­дит­ся в вод­ных или ор­га­нич. рас­тво­рах, в га­зо­вых или твёр­дых фа­зах, в ге­те­ро­ген­ных сис­те­мах; вклю­ча­ет опе­ра­ции сме­ше­ния реа­ген­тов, вы­дер­жи­ва­ния сме­си в оп­ре­де­лён­ных по­сто­ян­ных или пе­ре­мен­ных ус­ло­ви­ях (кон­цен­тра­ция или пар­ци­аль­ное дав­ле­ние реа­ген­тов, темп-ра, об­щее дав­ле­ние, ки­слот­ность сре­ды и др.), вы­де­ле­ния и очи­ст­ки про­ме­жу­точ­ных ве­ществ и про­дук­тов. Ес­ли це­ле­вым про­дук­том яв­ля­ет­ся про­ме­жу­точ­ное ве­ще­ст­во ре­ак­ции, С. х. мо­жет вклю­чать опе­ра­ции за­ка­ли­ва­ния пу­тём бы­ст­ро­го ох­ла­ж­де­ния сме­си, им­мо­би­ли­за­ции на но­си­те­ле, за­мед­ле­ния ре­ак­ции вве­де­ни­ем до­пол­нит. реа­ген­тов. С. х. мо­жет быть пря­мым (ли­ней­ным, ди­вер­гент­ным) или кон­вер­гент­ным. Пря­мой С. х. со­сто­ит из ря­да по­сле­до­ва­тель­ных ста­дий пре­вра­ще­ния с пе­ре­хо­дом про­ме­жу­точ­ных про­дук­тов ка­ж­дой пре­ды­ду­щей ста­дии на по­сле­дую­щую. Кон­вер­гент­ный С. х. вклю­ча­ет взаи­мо­дей­ст­вие ме­ж­ду со­бой про­ме­жу­точ­ных про­дук­тов разл. не свя­зан­ных ме­ж­ду со­бой и не­по­сле­до­ва­тель­ных ста­дий пре­вра­ще­ния и пре­сле­ду­ет цель по­вы­ше­ния вы­хо­да про­дук­тов. Раз­ра­бот­ка ме­то­да С. х. вклю­ча­ет ста­дии оп­ро­бо­ва­ния, оп­ти­ми­за­ции, оп­ре­де­ле­ния ог­ра­ни­че­ний.

С. х. чис­лен­но ха­рак­те­ри­зу­ет­ся вы­хо­дом про­дук­та – мас­со­вой до­лей пре­вра­ще­ния од­но­го из реа­ген­тов в про­дукт от тео­ре­ти­че­ски воз­мож­но­го. Тре­бо­ва­ния к С. х.: вы­со­кий вы­ход и ка­че­ст­во це­ле­вых про­дук­тов, хо­ро­шая вос­про­из­во­ди­мость, про­сто­та, безо­пас­ность и не­слож­ный кон­троль за хо­дом син­те­за. Про­сто­та С. х. пред­по­ла­га­ет ма­лое ко­ли­че­ст­во и на­дёж­ность ка­ж­дой ста­дии, дос­туп­ность и не­боль­шой рас­ход реа­ген­тов, от­сут­ст­вие или ма­лый вклад по­боч­ных ре­ак­ций, не­слож­ность ре­ак­то­ров для про­ве­де­ния, близ­кая к ком­нат­ной темп-ра и близ­кое к ат­мо­сфер­но­му дав­ле­ние при про­ве­де­нии, от­сут­ст­вие или вы­со­кая эф­фек­тив­ность и спо­соб­ность к ре­ге­не­ра­ции ка­та­ли­за­то­ров, от­сут­ст­вие или вы­со­кая эф­фек­тив­ность фи­зич. ак­ти­ви­ро­ва­ния, не­слож­ность вы­де­ле­ния про­дук­тов из ре­ак­ци­он­ной сме­си. Для вы­де­ле­ния про­дук­тов из ре­ак­ци­он­ных сме­сей при­ме­ня­ют фильт­ро­ва­ние, цен­три­фу­ги­ро­ва­ние, вы­па­ри­ва­ние, экс­трак­цию жид­ко­ст­ную, кри­стал­ли­за­цию, ио­но­об­мен­ную сорб­цию, дис­тил­ля­цию, элек­тро­лиз, мем­бран­ные ме­то­ды раз­де­ле­ния.

Для С. х. не­ор­га­нич. ве­ществ ис­поль­зу­ют ре­ак­ции при­сое­ди­не­ния, раз­ло­же­ния, про­сто­го и двой­но­го за­ме­ще­ния, окис­ли­тель­но-вос­ста­но­вит., а так­же боль­шое чис­ло спе­ци­фич. ре­ак­ций.

Наи­боль­шим раз­но­об­ра­зи­ем ме­то­дов от­ли­ча­ет­ся С. х. ор­га­нич. ве­ществ, вклю­чая при­род­ные со­еди­не­ния и их ана­ло­ги. Он де­лит­ся на ос­нов­ной ор­га­ни­че­ский син­тез и тон­кий ор­га­ни­че­ский син­тез. Ор­га­нич. син­тез слож­ных со­еди­не­ний пу­тём по­сле­до­ва­тель­но­го пре­вра­ще­ния бо­лее про­стых ве­ществ из при­род­но­го сы­рья, вклю­чая нефть и газ, на­зы­ва­ют то­таль­ным. Ти­пич­ные ре­ак­ции ор­га­нич. син­те­за – гид­ри­ро­ва­ние, де­гид­ри­ро­ва­ние, гид­ра­та­ция, де­гид­ра­та­ция, ал­ки­лиро­ва­ние, аци­ли­ро­ва­ние, цик­ли­за­ция, га­ло­ге­ни­ро­ва­ние, нит­ро­ва­ние, эте­ри­фи­ка­ция, окис­ле­ние, суль­фи­ро­ва­ние, по­ли­ме­ри­за­ция и др. Мн. ре­ак­ции С. х. яв­ля­ют­ся имен­ны­ми. Осо­бые ме­то­ды ор­га­нич. син­те­за – ре­гио­се­лек­тив­ный (пред­поч­ти­тель­ное об­ра­зо­ва­ние или раз­рыв оп­ре­де­лён­ной хи­мич. свя­зи в мо­леку­ле при на­ли­чии не­сколь­ких воз­мож­ных пу­тей ре­ак­ции), сте­рео­се­лек­тив­ный (пред­поч­ти­тель­ное об­ра­зо­ва­ние од­но­го из двух сте­рео­изо­ме­ров), энан­тио­се­лек­тив­ный (пред­поч­ти­тель­ное об­ра­зо­ва­ние од­но­го из двух энан­тио­ме­ров), асим­мет­ри­че­ский (пред­поч­ти­тель­ное об­ра­зо­ва­ние про­дук­та из од­но­го энан­тио­ме­ра).

В 1828 Ф. Вё­лер с ис­поль­зо­ва­ни­ем то­таль­но­го С. х. впер­вые из не­ор­га­нич. ве­ще­ст­ва по­лу­чил ор­га­нич. ве­ще­ст­во жи­вот­но­го про­ис­хо­ж­де­ния – кар­ба­мид (мо­че­ви­ну). Раз­ви­тию ор­га­нич. син­те­за спо­соб­ст­во­ва­ли раз­ра­бо­тан­ные А. М. Бут­ле­ро­вым ос­но­вы струк­тур­ной тео­рии строе­ния ор­га­нич. ве­ществ. В 1903 фин. хи­мик Г. Ком­ппа впер­вые при­ме­нил то­таль­ный С. х. для пром. по­лу­че­ния кам­фо­ры – ве­ще­ст­ва рас­тит. про­ис­хо­ж­де­ния. В 1932 С. В. Ле­бе­дев раз­ра­бо­тал ме­тод по­лу­че­ния кау­чу­ка по це­поч­ке эта­нол – бу­та­ди­ен – по­ли­бу­та­ди­ен. Позд­нее бы­ли син­те­зи­ро­ва­ны та­кие при­род­ные ве­ще­ст­ва, как хо­ле­сте­рин, кор­ти­зон, стрих­нин, хло­ро­филл, ви­та­мин В₁₂, хи­нин и др. Син­тез при­род­ных со­еди­не­ний яв­ля­ет­ся пред­ме­том био­ор­га­ни­че­ской хи­мии. Тер­мин «С. х.» пред­ло­жен А. Коль­бе. За раз­ра­бот­ку ме­то­дов то­таль­но­го С. х. Р. Вуд­ворд в 1965 удо­сто­ен Но­бе­лев­ской пр. Бо­лее 10 др. учё­ных ста­ли лау­реа­та­ми этой пре­мии за соз­да­ние ме­то­дов хи­мич. син­те­за.

Для по­вы­ше­ния рас­тво­ри­мо­сти реа­ген­тов, ско­ро­сти ре­ак­ций и вы­хо­да про­дук­тов при про­ве­де­нии С. х. ис­поль­зу­ют сверх­кри­тич. сре­ды – во­ду, жид­кий ди­ок­сид уг­ле­ро­да и др. (см. Сверх­кри­ти­че­ские флю­ид­ные тех­но­ло­гии). Для фи­зич. ак­ти­ви­ро­ва­ния ре­ак­ций при­ме­ня­ют фо­то­хи­мич. (воз­дей­ст­вие УФ-, ИК- или ла­зер­но­го из­лу­че­ния), плаз­мо­хи­мич., ра­диа­ци­он­но-хи­мич., ме­ха­но­хи­мич. ме­то­ды (см. Фо­то­хи­мия, Ла­зер­ная хи­мия, Плаз­мо­хи­мия, Ра­диа­ци­он­ная хи­мия, Ме­ха­но­хи­мия). Ис­поль­зу­ют элек­тро­хи­мич. ре­ак­ции окис­ле­ния и вос­ста­нов­ле­ния (см. Элек­тро­син­тез).

Осо­бые ме­то­ды С. х. – твер­до­фаз­ный син­тез, мат­рич­ный син­тез, са­мо­рас­про­ст­ра­няю­щий­ся вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ный син­тез, де­то­на­ци­он­ный (см. в ст. Взрыв­ные тех­но­ло­гии), крио­ген­ный син­тез. Для син­те­за на­но­ма­те­риа­лов при­ме­ня­ют золь-гель про­цес­сы, ме­тод взры­ваю­щей­ся про­во­ло­ки в га­зо­вой сре­де, гид­ро­тер­маль­ный син­тез, се­лек­тив­ное хи­мич. трав­ле­ние спла­вов и др.

Ряд хи­мич. про­цес­сов, не свя­зан­ных с об­ра­зо­ва­ни­ем слож­ных ве­ществ из бо­лее про­стых, так­же на­зы­ва­ют С. х. (напр., син­тез ал­ма­зов де­то­на­ци­ей взрыв­ча­тых ве­ществ, син­тез гра­фе­нов на по­верх­но­сти ме­тал­лов пу­тём пи­ро­ли­за уг­ле­во­до­ро­дов и др.).