2.3. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ. СПОСОБЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Из химической литературы известно несколько видов классификаций
химических реакций в зависимости от принципа, заложенного в их основу.
Например, для методически наглядной классификации большого числа реакций, пригодной для препаративных целей, Вейганд-Хильгетаг ("Методы эксперимента в органической химии", изд-во "Химия", 1968) предлагает исходить из общего углеродного скелета, являющегося основой всех органических соединений, и рассматривать их с точки зрения изменений его в процессе реакции. Соответственно различают четыре группы реакций:
1. Углеродный скелет не изменяется.
2. Углеродный скелет нужного вещества строится из двух или большего
числа молекул за счет образования С-С связей.
3. Углеродный скелет образуется в результате частичного разрушения структуры, более богатой углеродом.
4. Углеродный скелет образуется в результате перестройки скелета исходного соединения.
Существует классификация или характеристика химических реакций, обусловленная различиями в электронных структурах исходных веществ, а также различиями в электронном характере процессов, протекающих с образованием и разрывом связей (Д. Крамм, Дж. Хэммонд. Органическая химия. М.: "Мир", 1964).
В этом случае реакции делятся на гетеролитические и гомолитические, при этом первые, в свою очередь, делятся на электрофильные и нуклеофильные, а вторые - радикальные.
Тремя главнейшими типами реакций в зависимости от структурных соотношений между исходным и конечным продуктами являются: реакции замещения, присоединения, отщепления. Широко известна классификация химических реакций по характеру вводимой в углеводородный скелет или удаляемой из него функциональной группы, например, нитрование, галоидирование, алкилирование и т. д. Другие типы реакций связаны с образованием нового углеродного скелета, например реакции циклизации. В свою очередь, каждая из указанных выше реакций может быть подразделена по другим принципам: в зависимости от количества вводимых групп (динитрование, тринитрование), в зависимости от атома, к которому присоединяется вводимая группа (С-нитрование, О-нитрование, N-нитрование, S-нитрование). При этом в результате получаются разные классы химических соединений", т. е. на одной реакции нитрования основаны способы получения нитроароматических, нитроалифатических соединений, нитратов - (О - NO₂); нитраминов - (N - NО₂); могут быть группы S_i- NO₂ и другие. Каждая из указанных реакций может быть осуществлена различными методами, как уже было сказано ранее. В то же время Функциональные группы, определяющие название реакции (нитрогруппа - нитрование, галоид - галоидирование и т.д.), могут быть введены с помощью иных реакций. Например, нитрогруппа может быть введена не только с помощью реакции нитрования, но и окислением соответствующих нитрозо, амино или гидроксилсодержащих соединений. Кроме того, сама реакция нитрования может быть осуществлена не только заменой водорода на нитрогруппу, но и заменой карбоксила, алкила, галоида и т. д., а нитрующий агент также может быть различным окислы азота, азотная кислота, смеси последней с другими кислотами и т.д. При такой сложной и многообразной ситуации в химии, когда термин "реакция" может в разных контекстах иметь разное содержание, не ясно, что подразумевается под "новой" реакцией в "Правилах". Тем не менее в некоторых случаях соотношения понятий "реакция" и "способ" вполне корректно укладываются в патентно-правовые рамки без нарушения общих представлений, существующих в химии. В подобных случаях важную роль играет характер экспериментальных подтверждений, т. е. подбор примеров в описании к изобретению, и, конечно, сущность изобретательской идеи.

Пример 20
В ав. св. N106585 защищен "Способ проведения реакций, протекающих с отщеплением галоидводородов" со следующей формулой изобретения.
"Способ проведения реакций, протекающих с отщеплением галоидуглеводородов, в присутствии связывающих последние соединений, отличающийся тем, что в качестве связующих соединений используют фтористый калий".
Приведены следующие примеры осуществления реакций:

+ оксисоединения (фенол, бензиловый спирт, метиловый, этиловый,
изопропиловый, п-октиловый, п-октадециловый спирты)

+ (то же самое)

+ амин (анилин, п-толуидин)

+ меркаптан (тиокрезол, тиофенол, п-хлортиофенол)

+ спирт

Как видно, техническое решение относится к такой задаче, которая является общей для разных реакций и разных способов получения разных химических соединений. Однако эти реакции имеют один общий признак - они протекают с отщеплением галоидводородов, а решение технической задачи связано именно с этим признаком, т. е. с необходимостью вывода галоидводородов из реакционной смеси. В принципе в данном
случае возможен вариант патентования связующего агента для реакций, протекающих с отщеплением галоидводородов.

Представляется интересным анализ материалов, представленных в
свое время в заявке N 2524802, в которой предлагался "Способ арилирования
этилена в растворе комплекса переходного металла, содержащем арилирующее ароматическое соединение, уксусную кислоту и соль палладия, отличающийся тем, что с целью превращения стехеометрической реакции арилирования олефинов в каталитический непрерывный процесс и получения а-нитростиролов, соответствующих исходному ароматическому соединению, в раствор вводят нитрат металла в виде частично растворимой взвеси, например, нитрат натрия или лития, и молекулярный
кислород".

Схема реакции, предложенная авторами изобретения, имеет вид:

Pd(OAc)2
а) CH₂ = CH₂ + RAr + HNO₃ + 1/2O₂ ------ RAr(NO₂)C = CH₂ + 2H₂O
НОАс
б) NaNO₃ + НОАс ------ NaOAc + HNO₃

R= Н, СН₃
Как видно по схеме реакции и по реагентам, указанным в формуле
изобретения, предложенный способ нельзя назвать способом арилирования хотя бы потому, что одновременно с присоединением ароматического кольца к этилену происходит введение нитрогруппы (нитрование), т.е. происходит реакция одновременного арилирования и нитрования. Конкретный анализ позволяет сказать, что в данном случае имеет место новая реакция.
Действительно:
а) известно, что при взаимодействии ароматических соединений с олефинами и, в частности, с этиленом, образуются алкилароматические соединения, т. е. присоединение происходит по двойной связи, а не по водороду. Известно также, что нитроолефины при взаимодействии с ароматическими соединениями образуют нитроалкилбензолы, т. е. происходит присоединение по двойной связи (см. А. В. Топчиев. Алкилирование.
Изд-во "Наука", М, 1965, стр. 127);
б) известно арилирование этилена ароматическими соединениями в присутствии солей палладия с замещением водорода, т. е. так же, как в предложенном способе. Однако при этом соль палладия играет роль реагента, а не катализатора, а главное, отсутствует реакция нитрования. (Механизм реакции арилирования олефинов описан в "Координационной химии", т. 2, вып. 11, 1976). При неизвестности одновременного осуществления присоединения ароматического ядра к этилену (по атому водорода с сохранением двойной связи) и нитрогруппы к тому же атому углерода в этилене представленную реакцию авторы вправе назвать новой. Однако общий характер реакции, т. е. распространение на олефины, экспериментально не подтвержден, и, более того, очевидно по схеме реакции, что она приводит к получению только а-нитростиролов. Поэтому в данном случае объектом изобретения должен быть "Способ получения и-нитростиролов", а не "Способ одновременного нитрования и арилирования олефинов или этилена", и тем более не "Способ арилирования".