Научно-педагогическая деятельность
в Казанском Императорском университете

Но поехал он не в Казань, а в Петербург, где решил держать экзамен на степень доктора естественных наук в Петербургском университете. Испытания были успешно выдержаны и 30 января 1841 г. он блестяще защитил диссертацию «О соединениях бензоила и об открытых новых телах, относящихся к бензоиловому роду». Как следует из названия, Зинин представлял результаты своих работ, выполненных в Гиссенской лаборатории. Вводная часть посвящена анализу результатов, полученных предшественниками. Зинин рассуждает о том, что органические вещества не присутствуют в растениях в чистом виде, появление их возможно лишь в результате действия специфических веществ – катализаторов, как обычных – химических, так и ферментов (например, спиртовое брожение сахара, вызываемое «дрожжами», процессы тления). Зинин обсуждает дискуссию между Либихом Митчерлихом «О природе бензоила» и приходит к выводу об общей природе всех соединений, которые позднее будут названы ароматическими.
Пребывание в Петербурге позволило Зинину познакомиться со многими академиками и профессорами. Основательность знаний, разносторонность, живой и общительный характер сблизили его со многими русскими учеными. Узнав о том, что в Харьковском университете свободна кафедра химии, он обратился в Министерство народного просвещения с просьбой назначить его на эту кафедру.
По существующим тогда правилам, Министерство сделало запрос в Казанский университет и вскоре из Казани на имя Министра С.С.Уварова пришло гневное послание М.Н.Мусина-Пушкина, из которого явствует, что с самого начала назначения командировки Зинина за границу было – сверх химии - усовершенствование в технологии. Университет издержал на это 14 тысяч рублей. Самим своим образованием Зинин обязан Казанскому университету, т.к. учился на казенный счет и должен трудиться на том поприще, которое укажет начальство. Уступая настояниям попечителя Казанского учебного округа, министр дал указание направить Зинина в казанский университет.
К моменту возвращения Зинина в Казань в марте 1841 г. химическая лаборатория в новом здании во дворе университета уже была хорошо оборудована и состояла из 6 комнат и нескольких подсобных помещений. Внутренняя отделка блистала даже некоторой роскошью: резные шкафы в готическом стиле, громадный стол красного дерева, изящная кафедра в аудитории. Была предусмотрена даже естественная вентиляция в лекционной аудитории и в лабораториях .
Профессором химии был К.К.Клаус, а Зинину досталась кафедра технологии; химию они поделили весьма разумно: Клаус читал лекции первокурсникам – здесь речь шла о любимых им минеральных веществах. Зинин же преподавал студентам старших курсов аналитическую химию по Розе и «химию животных тел по собственным запискам». Сверх того он читал техническую химию по служебной обязанности.
В июне 1841 г. он был утвержден экстраординарным профессором, а в декабре 1845 г. – ординарным профессором технологии. Жалование, которое платили экстраординарным профессорам, было суммой немалой и на нее, особенно в провинции, жить было можно. В эти же годы (точная дата не установлена) Николай Николаевич женился на купеческой вдове, имевшей уже взрослых детей.
Свою преподавательскую деятельность в Казанском университете Н.Н.Зинин начал по-новому. Он стал привлекать студентов старших курсов к самостоятельной научной работе. Для русских университетов того времени это было необычно. Уже вскоре около Зинина образовалась деятельная группа студентов, работающих в химической лаборатории под его руководством. Громадная эрудиция, умение внушать глубокую любовь к науке, приветливое обращение и горячее воодушевление привлекало к нему молодежь. Отношения Зинина со студентами были простые, товарищеские и это также влекло к нему, а если учесть, что Зинин был и замечательным лектором, то понятно, как велико было его влияние на учеников. Как и Либих, он работал среди своих учеников, на глазах у всех, периодически знакомил студентов с ходом своих собственных работ, приучал их тщательно проверять опыты других исследователей и тем самым знакомиться с различными отделами органической химии. Все это возбуждало у многих большой интерес к химии. Лекции Н.Н.Зинина считались выдающимися. А.М.Бутлеров вспоминал о них так: «Действительно, всякий, слышавший его как профессора или как ученого, делающего сообщение о своих исследованиях – знает, каким замечательным лектором был Зинин: его живая образная речь всегда ярко рисовала в воображении слушателей все им излагаемое; высокий, как бы слегка крикливый тон, чрезвычайно отчетливая дикция, удивительное умение показать рельефно важные стороны предмета – все это увлекало слушателей, постоянно будило и напрягало их внимание. Оно приковывалось и самой наружностью профессора: его фигура среднего роста, широкоплечая и широкогрудая с одушевленным лицом, живым, проницательным взглядом, с черными довольно длинными волосами, зачесанными с высокого лба назад и немного в правую сторону, дышала энергиею; он говорил обыкновенно стоя и сначала до конца держал слушателей под обаянием своей речи» .
Но кроме науки ученики Зинина обязаны были ему знакомством с литературой. Он открывал им в цитатах и декламациях достоинства «Фауста» Гете и «Разбойников» Шиллера, красоту поэзии Пушкина и юмор Гоголя. Не только в университете, но и в городе, в среде казанского общества Зинин пользовался расположением и уважением.
В сороковых годах – в казанский период своей научной деятельности – Зинин почти не занимался изучением превращений бензойного альдегида и его производных. Это, по-видимому, объяснялось отсутствием нужного количества исходного сырья – горькоминдального масла, ввоз которого в Россию был запрещен в связи с его ядовитостью. В Казани Зинин был вынужден искать новые объекты для исследований. Его внимание привлекли довольно доступные ароматические нитросоединения, описанные О.Лора и Э.Митчерлихом – нитронафталин и нитробензол.
Как уже упоминалось выше, в Гиссенской лаборатории Зинин нашел удобный метод синтеза бензила из бензоила и осуществил обратную реакцию восстановления бензила в бензоил (восстановление он провел с помощью сероводорода в спирте). Эту же смесь он применил для восстановления нитронафталина и получил вещество, которому дал название «нафталидам». Способ его получение был тут же усовершенствован. Заметив, что нафталидам обладает основными свойствами и образует сероводородную соль, Зинин стал делать восстановление несколько по-иному: кроме всех перечисленных веществ, вводить в реакцию еще и аммиак, при этом образуется более сильный восстановитель – сернистый аммоний. Зинин установил температуру кипения и плавления нового вещества, осуществил со 100% точностью элементный анализ на углерод, водород и азот, получил в чистом виде соли нафталидама с серной, соляной и азотной кислотой.
Таким образом, с нафталидамом была достигнута полная ясность, и поэтому характеристики совершенно аналогичного основания, полученного при восстановлении нитробензола, можно было изучать уже не столь детально. Это было тем более кстати, что нитробензол был еще менее доступен, чем нитронафталин, т.к. бензол нужно было делать собственноручно из бензойной кислоты по способу Митчерлиха, а бензойная кислота извлекалась из бальзамов или ладана. Полностью повторив с нитробензолом тот же опыт, что был проделан с нитронафталином, Зинин получил вещество, названное им бензидамом. Несмотря на то, что его было немного, Зинин сумел проделать анализы, подтвердившие его формулу аминобензола, а также формулы его сернокислой и солянокислой солей.
Его чрезвычайно заинтересовала способность безкислородных оснований к окислению, и он описал один из качественных «пробирочных» опытов, подтверждающих эту способность. Эти опыты предваряют эксперименты по окислению аминов, которые 14 лет спустя привели к синтезу первых искусственных красителей, очень быстро нашедших практическое применение. Но главное, непреходящее значение проделанных Зининым синтезов состоит в их простоте и универсальности, открывающей перспективу синтеза  широчайшего круга соединений на основе углеводородов. Осуществленные им реакции можно повторять с любыми соединениями, в которых содержится нитрогруппа, и сам же Зинин вскоре это доказал. Однако значение и этих первых результатов было понято им немедленно, и он сразу же 18 марта 1842 г. доложил о них совету физико-математического факультета, а затем отправил статью «Описание некоторых новых органических оснований, полученных при действии сероводорода на соединения углеводородов с азотноватой кислотой» в Петербург в «Бюллетень Академии наук» и сокращенный вариант в либиховский Ann. Chem u Pharm.
Первым сообщением Зинина на русском языке в том же 1842 г. оказалась заметка в журнале «Отечественные записки». В этом прогрессивном издании утверждалось задуманное еще А.С. Пушкиным правило сообщать публике о последних достижениях ученых, особенно русских. Российская академия наук даже свой журнал издавала только на немецком и французском языках (полный русский текст статьи опубликован лишь в 1943 г. по случаю столетнего юбилея его открытия).
Едва сообщение Зинина дошло до Петербурга и было рассмотрено на заседании академии, выступил Ю.Ф.Фрицше и объявил, что и по составу и по свойствам зининский бензидам абсолютно аналогичен анилину, полученному из индиго. Вскоре и другие ученые подтвердили аналогию бензидама с анилином, полученным различными способами. Называть же это вещество продолжают так, как впервые назвал Фрицше – анилин .
После того, как сообщение Зинина было напечатано в химических журналах, ряд ученых начал работать над практическим использованием реакции, получивший имя Н.Н.Зинина. Одним из них был А.Гофман, работавший в Гиссене в одно время с Зининым. По поручению Либиха Гофман получал анилин из каменноугольной смолы, но это была очень трудоемкая работа с небольшим выходом продукта. Перебравшись вскоре в Англию, Гофман организовал в больших количествах производство бензола из каменноугольной смолы и реакция Зинина стала широко применяться сначала в лаборатории Королевского колледжа в Лондоне, которой руководил Гофман – там гнали из смолы бензол, из него делали нитробензол, а затем анилин.
И, наконец, к началу 50-х годов и бензол, и нитробензол стали доступными веществами: за их производство взялась промышленность, а производить анилин по реакции Зинина было не так уж сложно. Николаю Николаевичу суждено было при жизни стать свидетелем грандиозного развития своих идей, видеть великие и бессмертные плоды своего труда.
Далее Зинин распространил свою реакцию на ароматические нитросоединения, имеющие еще один или несколько заместителей. Например, из мета-нитробензой кислоты он получил мета-аминобензойную кислоту и сравнил ее антраниловой кислотой (орто-аминобензойной), полученной Фрицше. Оказалось, при одинаковом составе эти кислоты отличаются по химическому поведению. Таким образом, Зинин подметил яркий случай различия в химических свойствах веществ, отличающихся лишь расположением заместителей в бензольном кольце.
Другим объектом, который он подверг восстановлению, был азобензол, полученный Митчерлихом при открытии синтеза нитробензола. Выделенное из реакции вещество Зинин назвал «бензидин» и решил, что это и есть продукт простого восстановления азобензола. На самом деле полученный им результат оказался гораздо интереснее. Истинный продукт восстановления – гидразобензол - изомеризовался в конечный продукт – бензидин. Зинин, сам того не подозревая, открыл одну из интереснейших перегруппировок в органической химии. Ее так и называют – бензидиновой. Позднее эта реакция также нашла широкое промышленное применение.
Зинин выделил еще один промежуточный продукт реакции восстановления нитробензола в анилин – азоксибензол, великолепными кристаллами которого любовался первокурсник А.М.Бутлеров, запомнивший их на всю жизнь .
8 июня 1847 г. он выступил с актовой речью на тему «Взгляд на современное направление органической химии” на торжественном заседании Казанского университета. В ней оратор решительно подчеркивает практическое значение органической химии для физиологии растений, для всех отраслей сельского хозяйства, а также для объяснения жизненных процессов в организме животных и человека. Подобно Либиху , Зинин обрушился в своей речи на натурфилосовские попытки навязать природе и ввести в науку различные законы, не имеющие опытной основы и полученные умозрительным путем. Содержание этой речи Зинина гораздо ближе соответствовало его будущей деятельности на кафедре химии Медико-хирургической академии в Петербурге, а не его официальной должности в Казанском университете – профессора технологии. Зинин призывал ученых собирать как можно больше фактов, производить наблюдения и опыты для более глубокого изучения процессов органической жизни, высшей задачей науки он считал нахождение зависимости свойств от состава и от происхождения тела.
Для молодых слушателей эта речь стала программой жизненной деятельности. Именно эту задачу поставил перед собой еще на студенческой скамье А.М.Бутлеров, выполнение этой задачи доставило талантливому ученику Зинина мировую славу.
Значение крупных деятелей науки определяется не только тем, что они сделали, но и тем, что они завещали. В этом смысле Н.Н.Зинин достойно завершил казанский период своей жизни.
1847 г. был для Зинина тяжелым. Внезапно умерла жена, к которой он был очень привязан, начали сказываться переутомление и бессонница – обычные беды изнуряющих себя работой химиков. К тому же он все больше тяготился необходимостью преподавать чуждую ему технологию, что отвлекало от практических занятий химией. Поэтому, когда Зинину сообщили о вакансии, открывшейся на кафедре химии Медико-хирургической академии, он немедленно начал хлопотать о переводе в столицу. Преподавание технологии он срочно передал своему молодому ассистенту М.Я.Киттары – очень талантливому технологу.
Однако получить разрешение на переезд в Петербург оказалось не так просто, и Зинину пришлось пойти на рискованный шаг – под самый Новый год спешно уехать, чтобы представить документы на конкурс и подать прошение в Министерство об увольнении из Казанского университета по собственному желанию.