Следует отметить, что прогресс исследований в области полимеризации и получения полимеров в значительной мере тормозился из-за того, что химики еще не умели исследовать высокополимерные соединения, которые сами по себе отнюдь не были редкостью. При проведении разнообразных реакций между многочисленными органическими соединениями стекловидные или смолообразные полимеры образовывались довольно часто. В одном из своих докладов еще в 1912 году английский химик Перкин утверждал, что «решение проблемы каучука осуществилось бы, вероятно, значительно раньше, если бы не привычка химиков немедленно выбрасывать все, что напоминает смолу».
Еще более подробно развивал эту мысль уже упоминавшийся нами ранее известный современный химик Герман Марк:
«Органическая химия произвела на свет новые синтетические продукты: красители, духи, лекарства, топливо и т. д. Однако все эти вещества были простыми членами органического семейства. Их более крупным и более сложным родичам химики почти не уделяли внимания и в основном из-за сложности работы с ними. Получение растворов, плавка, кристаллизация — методы, которыми пользовались химики для разложения и анализа органических веществ, — не годились для гигантских молекул. Например, основной компонент дерева — целлюлоза при нагревании не плавится, а растворяется она лишь в химикалиях, необратимо превращающих ее в другое вещество. То же можно сказать и о других высокомолекулярных соединениях — таких, как шерсть, шеллак, крахмал и каучук. Когда химикам во время опытов случалось получать большие органические молекулы, они обычно были раздосадованы. Ранняя литература химиков-органиков пестрит раздраженными упоминаниями о неожиданных реакциях, в результате которых на стенки посуды налипала какая-то клейкая, вязкая масса. Она была досадной помехой для химиков, пытавшихся получить кристаллы какого-нибудь вещества, и чистым наказанием для тех, кто мыл посуду».
Правда, к моменту начала работ Сергея Васильевича Лебедева в области полимеризации уже наметился путь для изучения химической структуры каучука, а следовательно, и каучукоподобных продуктов. Сам он, описывая пути исследования полимеров двуэтиленовых углеводородов, писал:
«Чрезвычайно важным моментом в развитии представлений о полимеризации углеводородов этого ряда было применение озона к изучению природы естественного каучука». Что это означало?
При действии озона на непредельные соединения он присоединяется по двойной связи между углеродными атомами. Получаемые при этом продукты, называемые озонидами, легко взрываются, и часто при работе с ними на первых порах освоения методики озонирования экспериментаторы оказывались в опасном положении. Но если после окончания процесса присоединения озона продукты озонирования в определенных условиях разложить водой, то полученные альдегиды, кетоны и кислоты позволяют химику судить о структуре исходного вещества и определить, в каких же местах находились в нем двойные связи и как в молекуле были расположены атомы углерода и заместители водорода. В этом случае работа химика напоминает работу археолога, который по найденным остаткам памятника материальной культуры древности восстанавливает первоначальный его вид. Так, по реконструкции остатков, найденных при раскопках археологами, был восстановлен первоначальный облик многих античный построек Рима, Софийского собора в Киеве, скульптуры Парфенона в Афинах, знаменитого Пергамского алтаря.
Метод озонирования полимеров углеводородов ряда дивинила с последующим подробным количественным исследованием продуктов разложения озонидов водой дает возможность химику установить структуру полученных полимеров, а сочетая изучение этой структуры с условиями получения полимеров и одновременно устанавливая их технические свойства, он может наметить и рациональные пути синтеза каучука.
Метод озонирования впервые был применен к установлению структуры натурального каучука немецким химиком Гарриесом. Несколькими годами позже, как раз в период изучения процессов полимеризации эфиров акриловой кислоты, С. В. Лебедев пытался применить метод озонирования к получаемым полимерам. Но ведь в этом случае полимеры не имели в своем составе двойных связей и озону некуда было присоединиться. Возможно, это и побудило в какой-то мере Сергея Васильевича переменить объект исследований. Изучая полимеризацию эфиров акриловой кислоты, он мог выяснить только вопросы, связанные с изменениями скорости процесса различных представителей этого класса соединений. Изучение же полимеризации двуэтиленовых углеводородов позволяло, кроме того, при помощи метода озонирования выяснить и структуру получаемых полимеров. А ведь отсутствие способов изучения структуры полимеров и задерживало многие годы развитие химии полимеров! Направление поисков было нащупано верно…
Окончив критический обзор и анализ литературных данных по полимеризации изопрена и аналогичных ему соединений, С. В. Лебедев пришел к выводу, что реакция полимеризации в широкой степени свойственна и двуэтиленовым углеводородам. Однако систематических работ в этой области до тех пор не проводилось. Это была своеобразная научная «целина».
Какие все-таки задачи поставил перед собой С. В. Лебедев, приступая к намеченным исследованиям?
Сам исследователь следующим образом определил их.
«Большинство непредельных органических соединений, — писал он, — может быть заполимеризовано лишь при помощи энергично действующих агентов, так сказать, насильно. Неизбежным последствием этого должно быть затемнение основного процесса вторичными процессами разложения, изомеризации, новой полимеризации и т. д. Поэтому особенную теоретическую ценность должны представлять те процессы полимеризации, которые протекают самопроизвольно при температурах не высоких, когда исследователь может иметь в руках в неизменном состоянии те формы, в которые складываются молекулы и совокупность которых рисует картину процесса.
Этими соображениями определяется задача настоящего исследования: изучение процессов полимеризации, протекающих самопроизвольно. Объем исследований ограничен изучением лишь того класса соединений, в котором полимеризация не только совершается с чрезвычайной легкостью, но может быть признана характерным признаком. Это класс двуэтиленовых углеводородов».
А заключал он свое исследование следующими словами:
«Сфера явлений полимеризации настолько нова и обширна, что настоящее исследование является лишь фрагментом преимущественно экспериментальной стороны того образа, который получит со временем эта область. Большое теоретическое значение и непосредственное соприкосновение с техникой приготовления искусственных каучуков обещают ей быстрое развитие».
