Судя по формуле, бензол — сильно не­насыщенное соединение: по сравне­нию с насыщенным углеводородом гексаном С_бН₁₄, ему «не хватает» восьми атомов водорода! Однако, несмо­тря на это, для бензола и родственных ему ароматических соединений реак­ции присоединения («насыщения» атомов углерода) нехарактерны. Так, он не обесцвечивает бромную воду, тогда как соединения С₆Н₆ со струк­турой СН₂=СН—CºС—СН=СН₂ и по­добные им реагируют с ней мгновен­но. «Насытить» молекулу бензола атомами водорода или галогена уда­ётся с большим трудом. Например, ре­акция с хлором С_бН₆+3Сl₂ ®С_бН_бСl₆ идёт только при интенсивном ультра­фиолетовом облучении смеси, а водо­род присоединяется под давлением и при нагревании в присутствии ката­лизаторов, образуя циклогексан С₆Н₁₂.

В то же время, в бензоле и других ароматических соединениях атомы водорода сравнительно легко замеща­ются на различные атомы и группы. Так, при нитровании атомы водоро­да замещаются на нитрогруппы NO₂, при сульфировании — на группы SO₃H, при галогенировании в присут­ствии катализаторов — на атомы га­логенов, при алкилировании (также в присутствии катализаторов) — на алкильные группы (реакция Фриделя — Крафтса, например С₆Н₆+С₂Н₅Сl®C₆H₅—С₂Н₅+НСl).

Основываясь на этих и других экспериментальных данных, многие исследователи в середине XIX в. вы­сказывали самые разные предположе­ния о структуре молекулы бензола. Наибольшего успеха достиг немец-

кий химик Фридрих Август Кекуле. Он пришёл к выводу, что любой атом углерода в органических соединени­ях обладает четырьмя «единицами сродства» (т. е. четырёхвалентен), а каждый атом водорода — одной. В 1865 г. Кекуле представил Париж­скому химическому обществу форму­лу бензола в виде циклической струк­туры. Кружками он обозначил атомы углерода, а черточками — валентные связи между ними.

В том же году Кекуле предложил молекулу бензола в виде шестиуголь­ника, назвав его бензольным кольцом (или ядром). В итоге эмпирическая формула С₆Н₆ превратилась в графи­ческую, а химическая наука обогати­лась важнейшим открытием. С его по­мощью удалось выяснить строение большого класса органических со­единений, а также возможности их химических превращений.

Первоначальное представление Кекуле о строении молекулы бензола.

ОТКРЫТИЕ ВО СНЕ

Сам Кекуле уверял, что структура бензольного кольца присни­лась ему, когда он отдыхал в кресле перед камином. Ровно че­рез 25 лет после этого открытия, когда немецкие химики отме­чали «Праздник бензола», учёный так описывал рождение знаменитой формулы:

«...Моя лаборатория находилась в переулочке и даже днём в ней царил полумрак. Для химика, который проводит целые дни в лаборатории, это не было помехой. Я занимался работой над своим „Учебником", но что-то мне мешало, и мои мысли где-то витали. Я повернул кресло к камину и задремал. Атомы приня­лись танцевать перед моими глазами. На этот раз маленькие груп­пы держались скромно на втором плане. Мой взор, обострённый от повторения одних и тех же образов, обратился скоро к более крупным фигурам различной формы. Длинные нити очень часто сближались и свёртывались в трубку, напоминая двух змей. Но что это? Одна из них вцепилась в собственный хвост, продолжая насмешливо кружиться перед моими глазами. Я внезапно пробу­дился и на этот раз провёл остаток ночи, чтобы изучить следст­вия из моей гипотезы».

Вроде бы всё просто. Однако это лишь кажущаяся простота. Кому ещё могут присниться атомы, кружащиеся в танце, как не человеку, длительное время упорно и мучительно размышляюще­му над связанной с ними проблемой. Открытию Кекуле предше­ствовала изнурительная научная работа; многие годы он спал по три-четыре часа в сутки. (Он вспоминал: «Одна ночь, проведён­ная без сна, была не в счёт. Только две или три ночи подряд без сна я считал своей заслугой».) Неудивительно, что именно во вре­мя краткого отдыха и произошло важное открытие.