Кри́стофер Кельк И́нгольд (; 28 октября 1893 — 8 декабря 1970) — английский химик, знаменит за свои фундаментальные работы в области физической органической химии. Его новаторские работы в 1920—1930-х годах, посвящённые изучению механизмов реакций и электронной структуре органических соединений, послужили отправной точкой для введения в органическую химию таких понятий как нуклеофил, электрофил, индуктивный и мезомерный эффекты. Ингольд ввел в химию концепты SN1, SN2, E1, и E2 механизмов, предсказал и открыл механизмы гидролиза сложных эфиров карбоновых кислот. Кроме того, он — один из соавторов правил Кана — Ингольда — Прелога. За свою карьеру Ингольд опубликовал свыше 450 статей и писем в научные журналы . Он по праву считается одним из основоположников физической органической химии.Saltzman, Martin D. (1986). «The development of physical organic chemistry in the United States and the United Kingdom: 1919—1939, parallels and contrasts». Journal of Chemical Education 63 (7): 588—593.
Член Лондонского королевского общества (1924) Ingold; Sir; Christopher Kelk (1893—1970); Knight Chemist .
Биография Кристофер Кельк Ингольд родился 28 октября 1893 года в семье Вильяма Келька Ингольда и Гарриет Уолкер Ньюкомб в лондонском районе Форест Гейт. В связи с плохим здоровьем его отца семья переехала в Шанклин на остров Уайт, когда мальчик был ещё младенцем. Отец, Вильям Кельк Ингольд, умер когда Кристоферу было всего 5 лет, а его сестре Дорис 2 года.
Кристофер закончил престижную школу в Сандауне и продолжил обучение в Университетском колледже Хартли в Саутгемптоне (ныне Саутгемптонский университет); там в октябре 1913 он получил степень бакалавра. В школе и колледже физика ему давалась легче, нежели химия; но в Саутгемптоне во времена его учёбы физика преподавалась очень однообразно и скучно, тогда как химия у профессора Д. Р. Бойда подавалась очень живо, как развивающийся и увлекательный предмет, и Ингольд решил взяться за химию. Мало известно о его увлечениях в школе или университете, однако он говорил, что мог бы лучше сдать свои выпускные экзамены, если бы не посвящал так много времени игре в шахматы в клубе.
Imperial College London Затем Ингольд перебрался в Лондонский Империал Колледж для совместных исследований с профессором Дж. Ф. ТорпомIngold, C. K. (1941). «Jocelyn Field Thorpe. 1872—1939». Obituary Notices of Fellows of the Royal Society 3 (10): 530—526., членом Королевского общества, провел 2 года как химик-исследователь в Кассель Цианид Компани в Глазго, но вернулся в Империал Колледж в качестве лектора по органической химии в 1920 году. В 1923 Ингольд женился на Эдите Хильде Ашервуд, работавшей с ним в Империал Колледже. В 1920 году Ингольд выпустил серию статей по органической химии, обеспечившую ему докторскую степень Лондонского Университета в 1921 году. В 1924 году Ингольд переехал в Лидс и занял пост заведующего кафедрой в Университете Лидса, на котором он сменил профессора Дж. Б. Коха, члена Королевского Общества.
University of Leeds В течение 6 лет Ингольд оставался в Лидсе. В этот период кругозор Ингольда возрос настолько, что охватил всю органическую химию; этот процесс полностью завершился к 1927 году, когда теоретическая основа индукции и конъюгации в качестве поляризации и поляризуемости была завершена.
На протяжении 6 лет, проведенных в Лидсе, Ингольд заинтересовался всеми аспектами органической химии, по его собственным словам: «его компетенция охватила всю органическую химию, завершенным процесс можно назвать уже в 1927 году». Он писал «Ежегодные отчёты о развитии химии» для Химического Общества, в которых рассматривал большое число областей, которыми он лично не занимался: терпены, свободные радикалы, стереохимия азота, серы и мышьяка, автоокисление и озониды, реакцию Гриньяра, металлирование метилов, объемные углеродные кольца, дифенилы, пинакон-пинаколиновую и перегруппировку Вагнера-Меервейна, стиролы и желчные кислоты. Некоторые из этих обзоров представляли собой поверхностные, но успешные исследования новых областей, таких как конформации и стабильность свободных радикалов, механизмы молекулярных перегруппировок. В 1927 были установлены теоретические основы индукции и конъюгации как модели поляризации и поляризуемости, что привело к новой электронной теории органических реакций.
University College London
В 1930 Ингольд вернулся в Лондон, став профессором химии в Университетском колледже, на факультете, возглавляемом профессором Ф. Г. Донном, а впоследствии профессором Р. Робинсоном. Химический факультет Университетского колледжа стал для Ингольда духовным домом на всю оставшуюся жизнь, и когда в 1937 Доннан ушел на пенсию, Ингольд занял его место директора лабораторий. На протяжении Второй Мировой Войны в 1939—1944, Ингольд возглавлял Химический факультет во время эвакуации Университетского Колледжа в Аберистуите. Факультет переезжал из Лондона дважды, первый раз в 1939 в спешке и с небольшим набором оборудования, и несколько месяцев спустя была предпринята попытка вернуться, но в связи с периодическими воздушными бомбардировками Лондона его эвакуировали снова, уже с большим количеством важного оборудования, которое позволяло проводить необходимые для национальных целей работы. В 1944 факультет вернулся в Университетский Колледж Лондона, где Ингольд продолжал свою деятельность в качестве директора лабораторий до ухода на пенсию в 1961; с этого времени он продолжал принимать активное участие в жизни факультета как заслуженный профессор и специальный лектор.
За этот почти сорокалетний период работы в Университетском Колледже Лондона Ингольдом был внесен огромный вклад в теоретические основы и концепции, систематику и терминологию органической химии, который глубоко повлиял на развитие органической химии в целом. Большая часть этой работы была проделана совместно с Э. Д. Хьюзом (впоследствии профессором), который сотрудничал с Ингольдом в различных сферах в Университетском Колледже Лондона с 1930 по 1963 г. Результаты, полученные в этот период, представлены в монументальной книге Ингольда «Структура и механизмы в органической химии», второе издание которой содержало 1266 страниц и около 2150 ссылок и было опубликовано в 1969. Работа Ингольда в Университетском Колледже Лондона не ограничивалась органической химией. Он сделал три работы по молекулярной спектроскопии (описывающие основное и первое возбужденное состояние бензола, а также первое возбужденное состояние ацетилена), и каждый раз двигался в новом направлении, которые впоследствии были развиты профессиональными спектроскопистами. Также он вторгся на территорию неорганической химии, описав механизм и стереохимию замещения лиганда в октаэдрическом атоме, что положило начало новому направлению исследований.
Смерть Сэр Кристофер Ингольд умер 8 декабря 1970, в возрасте 77 лет.
Научная деятельность Ингольд внес гигантский вклад в развитие органической химии, большинство его работ были новаторскими и вводили новые концепты и понятия в органическую химию. Сейчас большинство из них являются классическими. Он начинал работу и защитил кандидатскую диссертацию под руководством Ж. Торпа в Imperial College London.
Ранние работы Ранние работы Ингольда в Imperial College London посвящены изучению стабильности конформаций циклогексанов, циклопентанов и циклобутанов. Одновременно с этим он изучал форму связей циклопропанов. Все эти работы были направлены на доказательство гипотезы Торпа об отклонении валентности, которая в итоге была принята химическим обществом через 25 лет, после того, как появились убедительные доказательства.
К этому же периоду можно отнести работы над синтезом метантриуксусной кислоты и исследования конформаций цетырехчленных циклов. Уже тогда Ингольд стал изучать фототропию и таутомерию, показал, что реакция Михаэля обратима. Много времени Ингольд потратил на изучение структуры бензола.
Работы по электрофильному ароматическому замещению
В Лидсе Ингольд работал над изучением механизма электрофильного ароматического замещения. Анализ теории переменного сродства, провозглашённой в 1902 Флуркеймом и теории переменных полярностей, выдвинутой в 1924 Лапвортом и Робинсоном, привел к работе по изучению эффектов в ароматическом замещении определённых групп [-NO, -CH(OMe)=CH2], для которых теории предсказывали противоположные результаты: пара-замещение для нитрозо-группы и мета-замещение для альфа-метоксивиниловой группы. В ходе эксперимента было показано, что обе группы являются пара-направляющими. Развитие теории о переменных полярностях Робинсоном в 1925, который предполагал, что отрицательные ключевые атомы путём образования ониевых солей могут вести себя как положительные ключевые атомы, было показано несостоятельным с помощью сравнения эффектов бензиловых спиртов и бензиламинов.
Затем работы Ингольда переключились на изучение механизма нитрования ароматических соединений, в частности бензола. Внимание Ингольда направилось в сторону изучения кинетики и механизма ароматического нитрования. В 1903 Эулер предположил, что реально реагирующей частицей является ион NO2+, но доказал это Ингольд только в 1946 году. Нитрование ароматических соединений смесью азотной и серной кислот подчиняется кинетике второго порядка, k2 ~ [ArH][HNO3]. Измеряемая скорость реакции должна соответствовать скорости образования нитрующей частицы из азотной кислоты; такой частицей может служить только нитрониевый катион, который был найден и охарактеризован криоскопически и спектроскопически в азотной кислоте и в смеси её с серной, хлорной и другими очень сильными кислотами. В результате, Ингольд показал, что ароматическое нитрование — это бимолекулярное электрофильное замещение (SE2), включающее плоское переходное состояние. Также было показано, что ароматическое хлорирование частицей Cl+ также протекает по SE2 механизму.
В дальнейшем, Ингольд показал, что исключения из нитрования ионом нитрония возникают в реакциях с высокоактивными субстратами, например, производными фенола или анилина, когда система содержит азотистую кислоту, и когда доступность иона нитрония сильно ограничена из-за добавления какого-нибудь основания, например, воды, так, что активной частицей становится ион нитрозония NO+ или димер диоксида азота. В такой реакции молекула субстрата превращается в нитрозо-соединение, впоследствии окисляемое азотной кислотой до нитро-соединения.
Работы по изучению ароматического С-нитрования естественным образом привели к изучению кинетики и механизма N-нитрования, R2NH → R2N•NO2 и О-нитрования , ROH → RO•NO2. Изучение показало, что реакционной частицей в этих реакциях также является ион нитрония. Как уже упоминалось выше, работы над ароматическим нитрованием включали изучение кинетики ароматического нитрозирования, то есть N-нитрозирования, образование нитрозо-аминов и диазотирование. Ингольд показал, что в разбавленных водных растворах кислоты активной частицей является оксид азота (III), а не ион нитрозония в свободном виде, как считалось раньше.
Работы, посвящённые нуклеофильному алифатическому замещению С 1930 года Ингольд взялся за изучение механизмов алифатического замещения и элиминирования (Subscription required for electronic access.). Результатом работ стали четыре ныне классических механизма — SN1, SN2, Е1, E2 и ряд других, употребляющихся реже. Исследования, посвящённые изучению этих превращений начались в Лидсе, когда Ингольд разлагал четвертичные аммониевые соли. Результатом его работы стало постулирование того, что реакция протекает как бимолекулярное элиминирование Е2, с возможным частично механизмом мономолекулярного элиминирования Е1.