Hermann Emil Fischer
gigatos | január 10, 2022
Összegzés
Hermann Emil Fischer († 1919. július 15. Wannsee) német kémikus, a szerves kémia professzora. Tudományos munkásságához tartozik a fenilhidrazin szintézise, amelyet az indol szintézisére és a cukormolekulák sztereokémiájának tisztázására használt. A cukrok különböző sztereoizomerjeit is szintetizálta. Az általa bevezetett Fischer-projekció egy olyan módszer, amellyel egyértelműen feltérképezhető a királis cukorvegyületek térbeli szerkezete. Úttörő szerepet játszott a dietil-barbitursav (Veronal®) szintézisében.
Fischer a húgysav, a xantinok, a koffein és más természetes anyagok kémiai szerkezetét is kutatta, és bebizonyította, hogy ezek egy biciklikus szerkezetű nitrogénbázisból származnak, amelyet ő purinnak nevezett el. A cukrok és purinok kémiájával kapcsolatos munkásságáért a Nobel-bizottság 1902-ben kémiai Nobel-díjjal tüntette ki.
Az anyagok további osztályaként aminosavakat és fehérjéket vizsgált, és kisebb peptideket szintetizált. Az enzimekkel és a cukor sztereoizomerjeinek élesztők általi metabolizációjával kapcsolatos munkája vezetett az enzim és a szubsztrát közötti kulcs-zár elv Fischer általi megfogalmazásához. Végül a lipidek és a deptidek anyagosztályát kutatta. Kutatásai a szerves kémia és a biokémia alapjait képezik.
August Wilhelm von Hofmann utódjaként a berlini egyetemen Fischer elkötelezett volt a tudomány előmozdítása mellett Németországban, és jelentős szerepet játszott a Kaiser Wilhelm Társaság és a Kaiser Wilhelm Kémiai Intézet, valamint a Kaiser Wilhelm Fizikai Intézet megalapításában Berlin-Dahlemben. Fischert többször megválasztották a Német Kémiai Társaság elnökévé is.
Tudományos iskolájából számos ismert kémikus került ki, köztük Karl Freudenberg, Burckhardt Helferich, Phoebus Levene, Walter Abraham Jacobs, Hermann Leuchs, Ludwig Knorr, Max Bergmann és a későbbi Nobel-díjas Otto Diels, Otto Warburg és Karl Landsteiner.
Eredet és család
Emil Fischer Euskirchenben nőtt fel Laurenz Fischer (1807-1902) és felesége, Julie Poensgen (1819-1882), Carl Poensgen düsseldorfi gyáros nagynénje utolsó és egyetlen fiaként, öt nővére mellett. 1888 februárjában Erlangenben feleségül vette Gerlach Ágnest (1861 körül – 1895. november 12.), a helyi anatómiaprofesszor, Joseph von Gerlach lányát. A házaspárnak három gyermeke született: Hermann Fischer (1888. december 16. – 1960. március 9.), aki később vegyész lett, Walter (1891. július 5. – 1916. november 4.) és Alfred (1894. október 3. – 1917. március 29.).
Karrier
Emil Fischer 1869-ben, a bonni gimnázium elsőéves diákjaként szerzett érettségi bizonyítványt. Először matematikát és fizikát akart tanulni, de ezt apja elutasította, mivel túlságosan elvontnak és kenyértelen művészetnek tartotta ezeket a tárgyakat. Fischer megszakította kereskedői tanonckodását, hogy 1871 húsvétjától a bonni egyetemen vegyészetet tanuljon, többek között August Kekulé mellett. Ő maga a „tehetség teljes hiányát” jelölte meg a kiszállás okaként, egyes életrajzírók egészségügyi okokat említenek, de úgy tűnik, hogy apja és fia közötti konfliktus is közrejátszott. Apja, aki sikeres vállalkozó volt a faiparban, és egyetlen fia számára kereskedelmi karriert szorgalmazott, állítólag ezt mondta utána: „A fiú túl ostoba ahhoz, hogy kereskedő legyen, tanulnia kellene”.
1872 őszi félévétől Fischer Strasbourgban tanult, ahol 1874-ben Adolf von Baeyernél a fenolftalein színezékek acilezéséről Ueber Fluorescëin és Phtalëin-Orcin segítségével doktorált, miután első doktori témáját el kellett hagynia, mert kísérletezés közben elromlott egy fontos berendezés. Már tanulmányai során egyik oktatóját, Friedrich Rose vegyészt annyira lenyűgözte analitikai képessége, hogy megbízta a fiatal diákot egy felső-zalai ásványvízforrás vizének elemzésével. A hidrazinokról írt disszertációjával 1878-ban Münchenben habilitált, és már 1879-ben kinevezték az analitikai kémia professzorává. Egy erlangeni megálló után (1882-1884) 1885-ben a würzburgi intézet vezetője lett (1885-1892). Unokatestvére, Otto Fischer vette át az erlangeni széket. Emil Fischer tervei szerint a Pleicherring 11 (ma Röntgenring) alatti új épületet és a hozzá tartozó szolgálati villát Würzburgban építették. 1892-ben azonban a váratlanul elhunyt August Wilhelm Hofmann utódjaként követte a jól jövedelmező berlini hívást. Arthur Hantzsch lett az utódja Würzburgban 1893-ban, miután Theodor Curtius 1892-ben visszautasította a felkérést.
Elkötelezettség az első világháború iránt
Az első világháború kitörése után Emil Fischer az 1914. október 4-i 93-as Kiáltvány a kulturális világhoz! egyik első aláírója volt. 1914 októberében, amely igazolta Belgium német csapatok általi lerohanását, tagadta a német csapatok által Belgiumban elkövetett állítólagos háborús atrocitásokat, szemrehányást tett a háború nyugati ellenfeleinek, amiért „szövetkeztek az oroszokkal és szerbekkel, és a világnak azt a szégyenletes látványt nyújtották, hogy mongolokat és négereket uszítanak a fehér fajra”, és azt állította, hogy „az úgynevezett német militarizmus nélkül a német kultúra már régen eltűnt volna a föld színéről”. Megrovást kapott azonban a belső katonai ügyekbe való beavatkozásért, amiért a háború elején Walther Rathenauval együtt a salétromgyártás katonai szükségességére hivatkozott.
Fischer az ellenséges oldalon álló kollégákkal egyetértésben láthatta magát: 1914. október 22-én elküldte Duisbergnek a The Times szerkesztőségi levelét, amelyben a brit William Ramsay, aki két évvel utána kapta meg a kémiai Nobel-díjat, felajánlotta hazája vegyipari vállalatainak, hogy egy fiatalabb kémikus helyettesítésére felajánlja, hogy a frontra mehessen. Fischer ebből azt a következtetést vonta le: „Nem fog meglepődni, hogy németországi barátai hasonlóan fognak cselekedni.
Miután a fronton a pusztán irritáló hatású anyagok kilövése nem váltott ki kellő hatást, von Falkenhayn 1914. december 18-án Fischerhez fordult, és „valamit” sürgetett, ami „tartósan harcképtelenné teszi az embereket”. Fischer nem határolódott el ettől, csupán technikai problémákat látott: elmagyarázta a miniszternek, ahogy néhány nappal később Duisbergnek is beszámolt róla, hogy milyen nehéz olyan anyagokat találni, amelyek a harctéren a nagy hígításokban még halálos hatásúak. Szkepticizmusa ellenére Fischer 1914 végén Nernsthez hasonlóan előzetes kísérleteket végzett a borkősavval. Nernst kérésére még „vízmentes borkősavat is előállított”, kifejezetten erre a célra. Az előzetes tesztek azonban egyikük esetében sem voltak meggyőzőek.
Mindenesetre a következő hetekben Fritz Haber egyre inkább a katonai, tudományos és ipari erők szervezőjeként és koordinátoraként kezdett érvényesülni, és ő volt a mozgatórugója annak, hogy Fischer feltételezésével ellentétben 1915 áprilisában a második flandriai csatában a klórgáz bevetése következtében valóban több ezer ellenséges katona esett el először. Fischer nyilvánvalóan nem látott ebben semmi elítélendő dolgot. Ellenkezőleg, 1915. július 13-án azt tanácsolta fiának, Hermannnak:
A következő években a „Haber Iroda” egyre több kiváló tudóst, anyagi-pénzügyi forrást és politikai támogatást vonzott a vegyi harcanyagok kutatásához, teszteléséhez és tömeggyártásához. Fischer viszont nem volt közvetlenül aktív ezen a területen, eltekintve a korai és sikertelen borkősavval végzett kísérletétől, bár egyes szerzők ezt állítják, anélkül, hogy részleteket közölnének, és hamarosan felkerült az antant különböző háborús bűnösök listáira, például Haberrel és Nernsttel együtt.
Fischer alapvetően támogatta a vegyi harcanyagok alkalmazását, ezért lehetőségeihez mérten a háborús kutatás és a hadigazdaság kapcsolódó területeit támogatta. Ennek során régóta fennálló kapcsolataira, különösen a Duisberggel való jó kapcsolatára támaszkodhatott. Duisberg már 1904-ben megpróbálta megnyerni Fischert a nagy német vegyipari vállalatok érdekközösségének. Fischer évtizedeken át a Német Kémiai Társaság, Duisberg pedig a Német Kémikusok Egyesületének is kiemelkedő tagja volt. Ezen túlmenően Fischer Nernsttel és Wilhelm Ostwalddal együtt már 1905-ben megpróbálta memorandummal kezdeményezni egy, a már létező Physikalisch-Technische Reichsanstalt (PTR) analógiájára létrehozott kémiai birodalmi intézet megalapítását, és 1908-ban e célból egyesületet alapított. Fischer most ilyen és más, régóta fennálló együttműködéseket és kapcsolatokat használt fel a háborús kutatásokra.
Ez magában foglalta például a robbanóanyagok és így a robbanóanyag előanyagának, a salétromnak a megfelelő mennyiségű biztosítását. Duisberggel szorosan együttműködve közvetlenül a háború kitörése után olyan vállalatokkal, mint a Bayer, a BASF és a Hoechst, egy megállapodást sürgetett, amelyet 1915 január közepén írtak alá. A Berliner Illustrirte Zeitung dicsérte: „Emil Fischer előrelátó tanácsadóként áll a háborús nyersanyagok osztálya mellett”. A robbanóanyagok stabilizálására anilin-karbamid-származékokat fejlesztett ki. A hazai szenet feldolgozó kokszolóüzemekben a toluol és a benzol kivonását biztosító gázmosók telepítését szorgalmazta, csökkentve ezzel a robbanóanyag TNT és a katonai járműpark üzemanyagának előállításához szükséges importált kőolajtól való függőséget. A korábban importált természetes gumit az ő kutatásainak köszönhetően egyre inkább felváltotta a szintetikus metilgumi.
Összességében Fischer az első világháború alatt számtalan állami, tudományos és ipari bizottságban és intézményben tevékenykedett. Ezek között voltak olyanok is, amelyek feladatát és összetételét a lehető legnagyobb mértékben titokban tartották, mint például az 1916-ban alapított Kaiser Wilhelm Alapítvány a Haditechnikai Tudományért (KWKW), ahol Fischer az I. Szakbizottság elnöke volt, amely a lőszerekhez szükséges nyersanyagokkal, a szállítással és a táplálkozási kérdésekkel foglalkozott. A KWKW további öt szakbizottságának vezetőségében elsősorban Haber (II. szakbizottság – vegyi harcanyagok) és Nernst (III. szakbizottság – fizika) vett részt. A katonai kérdésekhez közvetlenül nem kapcsolódtak viszont az olyan bizottságok, mint a „Tápanyagbizottság” és a „Hadipótló Élelmiszer Bizottság”, amelyeknek Fischer is tagja volt.
Az elmúlt évek
A háború végén Fischer azon kevés vezető tudósok egyike volt, akik világossá tették, hogy megbánták, hogy támogatták az 1914-es felhívást. A háború „egy rossz üzlet volt, amelyet fel kellett számolni”. Különböző leveleiben tudatta, hogy lelkileg szenved Németország előre látható veresége és a német tudomány félelmetes hanyatlása miatt. Ezen kívül többszörös személyes sorscsapások is történtek: Fischer felesége 1895-ben, fél évvel harmadik gyermekük születése után, agyhártyagyulladás következtében idő előtt meghalt. Ezt tetézte két fia korai halála: Walter, akit apja beszámolója szerint fiatalkori betegségei legyengítettek, és akit 1910-ben „szívproblémák” miatt idő előtt leszereltek a katonai szolgálatból, legkésőbb 1913-ban a mániás-depressziós betegség jeleit mutatta. Végül 1916-ban egy zárt intézetben vetett véget életének. Alfréd 1917-ben halt meg tífuszfertőzésben, amelyet a katonai kórházban töltött orvosi gyakorlata során kapott el.
Duisberg egy nekrológjában azt állította, hogy Fischer „meglepő fordulatot” élt át a birodalom összeomlása után. Az új élethez és a továbblépéshez szükséges erőt az azonnal újrainduló kutatómunkában találta meg. A munka és annak sikere újra vidámmá és boldoggá tette”. Egy találkozón, mindössze 10 nappal öngyilkossága előtt, úgy ült, „mint az egyik legboldogabb közöttünk”.
Fischer egészségét az első világháború végén azonban nemcsak kora, a háborús évek rossz élelmiszerellátása és a kemény munka korlátozta. Saját elmondása szerint már 18 éves kora előtt is volt egy első betegsége, a „gyomorhurut”, amely egész életében visszatérő betegség volt, és többször volt oka a munkából való hosszú távollétnek. Véleménye szerint végül a fenilhidrazin sokéves, védtelen expozíciója „krónikus mérgezéshez vezetett, amely 1891 őszén jelentkezett, és a bélműködés nagyon zavaró zavaraiban, nevezetesen éjszakai kólikákban és hasmenésben nyilvánult meg”. 1918 tavaszán „epehólyaggyulladásban” és „tüdőgyulladásban” megbetegedett. 1919. július közepén, egy vizsgálat után August Bier sebész közölte vele, hogy „bélrákja” van. Az akkori diagnosztikai lehetőségek ismeretében a betegség valódi természetének és okának tisztázása nyitva kell, hogy maradjon. Fischer mindenesetre a következő három napban rendezte iratait, nagy összegű pénzt hagyott fiára, Hermannra, a fennmaradó vagyont a Tudományos Akadémiának adományozta a fiatal tudósok támogatására, majd fiának és házvezetőnőjének jelenlétében ciánnal vetett véget életének.
Emil Fischert az Új Wannsee-i temetőben temették el. Berlin városa reprezentatív sírt állíttatott neki a temető északi falán. Az öt méter hosszú, kagylós mészkőből készült sírfalat Fritz Klimsch által tervezett dombormű díszíti, amely egy térdelő párt ábrázol, akik egy nagy, fogantyús tálat tartanak. A berlini szenátus döntése értelmében Emil Fischer végső nyughelye (Li AT 39-es sírhely) 1956 óta Berlin állam díszsírhelye. Az avatást 2016-ban a ma már szokásos húsz évvel meghosszabbították.
Természettudományok általában
Fischer a természetes anyagok szerkezeti felderítésének mestere volt. Fischer a fenilhidrazin felfedezését egy véletlennek köszönhette, amikor gyakornoki asszisztensként Strasbourgban dolgozott. A gyakornok által végzett diazotálás során barna színű köztitermékeket nyertek. Fischer a reakciót nátrium-szulfittal vizsgálta, és a sárga fenilhidrazinhez jutott. Első tanulmányát 1875-ben írta a fenilhidrazinről, később pedig kiterjedt tanulmányokat írt erről a vegyületről.A fenilhidrazin segítségével Fischer az aldehideket és a ketonokat is meg tudta különböztetni, és fenilhidrazonokként jellemezte őket.
Cukor kémia
Fenilhidrazin segítségével képes volt derivatizálni a cukrok szabad karbonilcsoportját, majd 1891-ben tisztázta a D-glükóz, a D-mannóz és a D-arabinóz konfigurációját.A cukrok szerkezetének tisztázására vonatkozó következtetés Fischer-féle bizonyítékként ismert.
A cukormolekulák meghatározásának több felfedezés is kedvezett:
A cukormolekulák térbeli alakját vizsgálva Fischer megállapította, hogy a cukrok aceton jelenlétében kikristályosodnak (acetálképződés). A cukor kristályos acetonvegyületei a cukormolekulák jobb térbeli megértéséhez vezettek. A sztereokémia szempontjából nagy jelentőségű volt az aszimmetrikus szénatom elmélete Jacobus Henricus van ‘t Hoff és Joseph Achille Le Bel elmélete szerint. A Walden-féle inverzió (Paul Walden) az optikailag aktív szénatomon a cukrok kémiájában is kimutatható.
Számos eredménye alapján elvégezte a mannit-sorozat optikailag aktív cukorainak teljes szintézisét és szerkesztette a nómenklatúrát.
A cukrokat csak akkor alakították át növényi és állati testek, ha a sztereokémiájuk pontosan megvolt, így Fischer megfogalmazta a zár- és kulcselvet (1894).
Fischer csoportja mintegy 100 peptidet állított elő. A későbbi években tanítványa, E. Abderhalden jelentősen továbbfejlesztette a peptidszintézist.
1902-ben a német természettudósok és orvosok karlsbadi közgyűlésén elsőként tett javaslatot – Franz Hofmeisterrel egyidejűleg és tőle függetlenül – a fehérjék peptidkötésekkel rendelkező aminosavakból álló szerkezetére. Ugyanakkor ekkor vezette be a peptid nevet is.
Fischer tanulmányozta elsőként a pókselymet (1907). Megállapította, hogy az aminosavakból áll, de teljesen más, mint a selyemhernyóból származó selyem.
További felfedezések
Munkacsoportjának további jelentős hozzájárulása volt Fischer indolszintézise (1883) és a róla elnevezett Fischer-oxazolszintézis, valamint a koffein (1897) és a teobromin természetes anyagok szintézise.Később Fischer és B. Helferich nukleozidokat és nukleotidokat szintetizált. A húgysav kutatása során Fischer 1884-ben felfedezte a nukleinsav építőelemét, a purint mint bázist.
A vegyiparban a fenilhidrazin, amelyet Fischer 1875-ben Baeyer asszisztenseként fedezett fel, gyógyszerek és színezékek előállítására használták. Az antipirin, a vegyipar első fontos gyógyszere, a fenilhidrazin és az ecetsavészter kondenzációs terméke volt, amelyet tanítványa, Ludwig Knorr fejlesztett ki. A tartrazin színezék előállítása fenilhidrazin segítségével vált lehetővé.
Fischer unokaöccsével, Alfred Diltheyvel együtt szintetizálta a dietil-barbitursavat (Veronal®). A Veronalt és származékát, a fenobarbitált az 1980-as évekig altatóként használták; a fenobarbitált világszerte továbbra is használják az epilepszia kezelésére Luminal kereskedelmi néven.
1894-ben Brucinban felfedezte az aszimmetrikus indukció elvét (egy királis centrum meghatározza a szomszédos szénatom kiralitását).
Tanár, támogató és szervező
1900-ban felavatta a berlini Friedrich Wilhelm Egyetem Szerves Intézetének új, nagy épületét. Fischer komoly tudományos és korrekt munkát követelt tanítványaitól, és nagyobb tudományos szabadságot akart a nagy tehetségű fiatal kémikusoknak. A tudomány és az ipar közötti együttműködés nagyon fontos volt számára. Adolf von Harnackkal együtt 1911-ben közreműködött a Kaiser Wilhelm Társaság megalapításában, amelynek haláláig a szenátus tagja volt. A birodalom vége felé a tudósok körében is erősödött az antiszemitizmus. Fischer azon kevesek közé tartozott, akik nem csatlakoztak. Válaszolt arra a kérdésre, hogy miért nem antiszemita, tekintve a nagyszámú zsidó versenyzőt:
Fischer egy másik területen is nonkonformistának bizonyult: eleinte úgy gondolta, hogy a nőknek nincs értelme tanulni, mert később általában a háztartás és a család felé fordulnak. Később azonban meggondolta magát, és az elsők között volt a vezető professzorok között, aki támogatta a nők tanulmányokba való felvételét, és megengedte például Hertha von Siemensnek, hogy magánlaboratóriumában dolgozzon, Lise Meitnernek pedig, hogy az intézet laboratóriumában dolgozzon (amit ő kezdetben elutasított).
Bevezető szerves előadását egyik volt tanítványa, Hans Beyer didaktikusan megörökítette a Szerves kémia tankönyvében, és máig a szerves kémia alapvető kánonjának részét képezi.
1898-ban Fischer megkapta a Leopoldina Cothenius-érmet.
1902-ben megkapta a kémiai Nobel-díjat „a cukor- és purincsoportok területén végzett munkássága révén szerzett rendkívüli érdemei elismeréseként”. 1904-ben beválasztották a Nemzeti Tudományos Akadémiába, 1908-ban az Amerikai Művészeti és Tudományos Akadémiába, 1909-ben pedig az Amerikai Filozófiai Társaságba. 1900-tól 1915-ig a párizsi Académie des sciences levelező tagja volt.A Versuchs- und Lehranstalt für Brauerei tiszteletbeli tagja volt.
Szülővárosában, Euskirchenben ma is róla nevezték el az Emil Fischer Gimnáziumot, Berlinhez, Leverkusenhez és Leunához hasonlóan az Emil Fischer utcát, Erlangenben az Emil Fischer Központot (a biokémiai, gyógyszerészeti és élelmiszerkémiai, valamint a kísérleti és klinikai farmakológiai és toxikológiai intézetek otthona), az Emil Fischer Graduate Schoolt, Schwarzheide-ben pedig egy másik gimnáziumot.
1921-ben Fritz Klimsch homokkő emlékművet állított Fischer emlékére, amelyet Fischer egykori munkahelye, a Friedrich Wilhelm Egyetem (ma Humboldt Egyetem) I. Kémiai Intézete közelében, a Hessische Straße-n állítottak fel. Ez a szobor a második világháborúban megsemmisült. 1952-ben Richard Scheibe bronzból készített egy másolatot, amelyet a dahlemi Garystraße-on található egykori Max Planck Sejtfiziológiai Intézet (1972-ben feloszlott) előkertjében helyeztek el. A szoborból 1995-ben készült egy második öntvény, amely a Robert-Koch-Platzon, Berlin-Mitte-ben kapott helyet.
A Humboldt Egyetem egykori Kémiai Intézetének előadóterme a tiszteletbeli Emil Fischer előadóterem nevet viseli.
Erlangenben emléktáblát állítottak azon a házon, ahol 1882 és 1885 között dolgozott. Az Erlangen-Nürnbergi Friedrich Alexander Egyetemen működik egy Emil Fischer Központ, amelyben az élettudományok területéről több tanszék egyesítette erőit.
1976-ban róla és Hans Fischerről nevezték el a Fischer holdkrátert.
1993 óta a berlini táplálkozási és élelmiszer-technológiai középiskola az Emil Fischer iskola nevet viseli.
2010. július 12-én egy berlini emléktáblát avattak Berlin-Mitte-ben, a Hessische Straße 1. szám alatt.
Hagyatéka a Berkeley Egyetemen és mikrofilmmásolatokkal a Max Planck Társaság archívumában található.
Szülővárosában, Euskirchenben az Emil Fischer Gimnáziumot róla nevezték el; iskolás korában Kaiserin-Auguste-Victoria-Gimnáziumnak hívták.
Cikkforrások
