В 20-х годах прошлого века ряд крупнейших химиков: Дюма, Либих, Дальтон, а затем замечательнейший экспериментатор-самоучка Майкл Фарадей, из переплетчиков ставший крупнейшим ученым, посвятили свои исследования установлению состава каучука. Наиболее интересные данные были получены Фарадеем, который первым выделил из каучука при сухой его перегонке углеводород изопрен (хотя далеко не в чистом виде). Этот углеводород, как выяснилось, является основным звеном в цепи гигантской молекулы каучука. Фарадей уточнил, что каучук представляет собой углеводород, в котором на пять атомов углерода приходится восемь атомов водорода. О полимерном состоянии этих молекул Фарадей еще не догадывался.

Последующими опытами Грегори, Химли, А. Бушарда эти работы были подтверждены. Но, в какой-то мере уточнив данные Фарадея, они одновременно и запутали вопрос о химической природе каучука, что во многом объясняется недостаточной чистотой образцов, взятых для исследования.

Анализируя состояние и развитие исследований в области полимеризации двуэтиленовых углеводородов, С. В. Лебедев считал, что первый этап исследований в этой области начинается с 1860 года, когда английский химик Вильямс выделил из продуктов сухой перегонки каучука изопрен достаточной степени чистоты (кстати, название «изопрен» впервые применено Вильямсом) и, наблюдая способность его полимеризоваться, высказал предположение, что каучук и гуттаперча образуются полимеризацией изопрена.

Наиболее четко возможность перехода изопрена, полученного сухой перегонкой каучука, обратно в каучукоподобный продукт была впервые показана в работе Г. Бушарда в 1875–1879 годах. В дальнейшем вопросу полимеризации изопрена были посвящены работы многих химиков, в частности Валлаха, Тильдена и уже известного нам руководителя дипломной работы С. В. Лебедева в Петербургском университете В. А. Мокиевского. Хотя в этих исследованиях и были получены безусловно интересные для науки факты, которые подтверждали и дополняли ранее высказанные предположения и наблюдения, касавшиеся получения каучукоподобных продуктов при полимеризации изопрена, однако они не продвинули существенно практическое решение проблемы синтеза каучука. А вопрос уже стоял именно так.

Английский химик Тильден в мае 1892 года на заседании философского общества в Бирмингаме сделал сообщение о том, что, разложив скипидар и оставив полученный им при этом изопрен в бутылках, он через несколько лет обнаружил в них вязкую жидкость, в которой плавали частицы твердого вещества, оказавшегося чем-то напоминающим каучук. При обработке серой этот продукт давал эластичный материал, подобный тому, который получается при вулканизации натурального каучука.

Но все эти работы были, разумеется, еще очень далеки от получения искусственным путем каучука. Далек был от этого и Г. Бушарда, который из натурального каучука получил немножко изопрена, а затем из этой малости вновь получил кусочек каучука. Это было равносильно тому, чтобы посадить весной один мешок картошки, а осенью снять урожай в пол-лукошка. Да еще вместо посаженной весной крупной картошки выкопать по осени мелочь, непригодную для еды.

При всем значении работ Тильдена нельзя расценивать и его работы по получению изопрена из скипидара и наблюдаемое им самопроизвольное превращение этого углеводорода в каучук как успешное решение проблемы синтеза каучука. Ведь этот ученый наблюдал самопроизвольное превращение залитого им в бутылки изопрена в каучукоподобный продукт за очень продолжительное время, исчисляемое годами. Можно ли представить себе промышленное получение каучука, при котором изопрен заливают в аппарат и ждут, когда же он превратится в каучук? В промышленности процессы подобной длительности неприменимы: химик не может превратиться в нерадивого рыбака, который «сидит у моря и ждет погоды».

В дальнейших исследованиях химиков было установлено, что не только изопрен способен полимеризоваться, но той же способностью обладают и некоторые другие углеводороды, сходные с ним по своей химической структуре.

Наиболее значительный этап на этом пути составили работы русского химика Ивана Лаврентьевича Кондакова, который установил, что углеводород диизопропенил при полимеризации также дает каучукоподобные продукты. Диизопропенил по своей химической структуре очень сходен с изопреном и отличается от последнего тем, что один водород у третьего углеродного атома в нем заменен на радикал метил.

После работ Кондакова перед химиками открылись новые пути синтеза каучука. Выяснилось, что для получения каучукоподобного продукта не обязательно брать изопрен, а можно применять и другие схожие с ним углеводороды. Поскольку изопрен не мог быть в то время получен доступными для химиков методами (не разрушать же для его добывания молекулу каучука, как это делал Бушарда!), работы Кондакова открывали надежду на то, что можно будет найти другой углеводород для синтеза каучука, который будет и доступен и дешев.

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.