Емил Фишер
gigatos | януари 18, 2022
Резюме
Херман Емил Фишер († 15 юли 1919 г. във Ванзее) е германски химик и професор по органична химия. Научната му дейност включва синтеза на фенилхидразин, който използва за синтез на индол и за изясняване на стереохимията на захарните молекули. Синтезира и различни стереоизомери на захари. Въведената от него проекция на Фишер е метод за недвусмислено картографиране на пространствената структура на хирални захарни съединения. Той е пионер в синтеза на диетилбарбитуровата киселина (Veronal®).
Фишер също така изследва химическата структура на пикочната киселина, ксантините, кофеина и други природни вещества и доказва, че те произлизат от азотна основа с бициклична структура, която той нарича пурин. За работата си върху химията на захарите и пурините Нобеловият комитет му присъжда Нобелова награда за химия през 1902 г.
Като допълнителен клас вещества той изследва аминокиселините и протеините и синтезира по-малки пептиди. Работата му върху ензимите и метаболизирането на стереоизомери на захари от дрожди води до формулирането от Фишер на принципа „заключване и ключ“ между ензим и субстрат. И накрая, той изследва класа на веществата липиди и депсиди. Неговите изследвания са в основата на органичната химия и биохимията.
Като наследник на Аугуст Вилхелм фон Хофман в Берлинския университет, Фишер се ангажира с популяризирането на науката в Германия и играе важна роля в основаването на Обществото на Кайзер Вилхелм и Института по химия „Кайзер Вилхелм“, както и на Института по физика „Кайзер Вилхелм“ в Берлин-Далем. Фишер е избиран няколко пъти за председател на Германското химическо дружество.
От неговата научна школа произлизат множество известни химици, сред които Карл Фройденберг, Буркхардт Хелферих, Фибус Левен, Валтер Абрахам Якобс, Херман Лойкс, Лудвиг Кнорр, Макс Бергман и по-късните носители на Нобелова награда Ото Дилс, Ото Варбург и Карл Ландщайнер.
Произход и семейство
Емил Фишер израства в Еускирхен като последен и единствен син на петте сестри на Лауренц Фишер (1807-1902) и съпругата му Юлия Поенсген (1819-1882), леля на дюселдорфския индустриалец Карл Поенсген. През февруари 1888 г. се жени в Ерланген за Агнес Герлах (около 1861-12 ноември 1895), дъщеря на местния професор по анатомия Йозеф фон Герлах. Двойката има три деца: Херман Фишер (16 декември 1888 г.-9 март 1960 г.), който по-късно става химик, Валтер (5 юли 1891 г.-4 ноември 1916 г.) и Алфред (3 октомври 1894 г.-29 март 1917 г.).
Кариера
Емил Фишер получава матурата си през 1869 г. като ученик в първи курс на гимназията в Бон. Първоначално иска да учи математика и физика, но баща му го отхвърля, тъй като смята, че тези предмети са твърде абстрактни и не носят хляб. От Великден 1871 г. Фишер прекъсва чиракуването си при търговеца, за да учи химия в университета в Бон, наред с Август Кекуле. Самият той посочва като причина за отпадането си „пълната липса на талант“, някои биографи посочват здравословни причини, но изглежда, че това е свързано и с конфликт между баща и син. Баща му, който бил успешен предприемач в областта на дърводобива и се стремял към търговска кариера за единствения си син, казва: „Момчето е твърде глупаво, за да стане търговец, трябва да учи“.
От есенния семестър на 1872 г. Фишер учи в Страсбург, където през 1874 г. защитава докторска дисертация при Адолф фон Байер върху ацилирането на фенолфталеинови багрила с Ueber Fluorescëin и Phtalëin-Orcin, след като му се налага да изостави първата си докторска тема, тъй като важна част от оборудването се счупва по време на експеримента. Още по време на следването си един от преподавателите му, химикът Фридрих Розе, е толкова впечатлен от аналитичните му умения, че възлага на младия студент да анализира водата от минерален извор в Горен Елзас. През 1878 г. той се хабилитира в Мюнхен с дисертация върху хидразините и още през 1879 г. е назначен за професор по аналитична химия там. След престой в Ерланген (1882-1884 г.), през 1885 г. той става ръководител на института във Вюрцбург (1885-1892 г.). Неговият братовчед Ото Фишер поема катедрата в Ерланген. Според плановете на Емил Фишер новата сграда на адрес Pleicherring 11 (днес Röntgenring) с прилежаща обслужваща вила е построена във Вюрцбург. През 1892 г. обаче следва високоплатената покана за Берлин като наследник на Август Вилхелм Хофман, който умира неочаквано. През 1893 г. Артур Ханцш става негов наследник във Вюрцбург, след като Теодор Курциус отказва да го покани през 1892 г.
Ангажираност с Първата световна война
След избухването на Първата световна война Емил Фишер е един от първите, подписали Манифеста на 93 „За културния свят!“ от 4 октомври 1914 г. октомври 1914 г., в който се оправдава нахлуването на германските войски в Белгия, отричат се предполагаемите военни зверства, извършени от германските войски в Белгия, упрекват се западните противници на войната, че „се съюзяват с руснаци и сърби и предлагат на света позорното зрелище да противопоставят монголи и негри на бялата раса“, и се твърди, че „без така наречения германски милитаризъм германската култура отдавна щеше да бъде заличена от лицето на земята“. Въпреки това той получава порицание за намеса във вътрешните военни дела заради това, че в началото на войната заедно с Валтер Ратенау споменава военната необходимост от производството на селитра.
По време на войната Фишер се присъединява към големия брой германски носители на Нобелова награда и други водещи изследователи, които до голяма степен ориентират дейността си към нуждите на войната. През октомври 1914 г. пруският военен министър Ерих фон Фалкенхайн възлага на Валтер Нернст и експерта по артилерия във Върховното командване на армията майор Михелис да осигурят „повишаване на ефективността на снарядите“ чрез боеприпаси, съдържащи несмъртоносни дразнители. Скоро Фишер е повикан, както и други учени и представители на индустрията, като най-вече Карл Дуйсберг, химик с докторска степен и дългогодишен познат на Фишер, който като председател на управителния съвет на Байер е един от най-могъщите германски химически индустриалци. От средата на 1915 г. тази група неофициално се нарича „Комисия за наблюдение и изпитване на експерименти с взривове и стрелба“, съкратено „Комисия Нернст-Дуисберг“.
На Фишер му е позволено да се види в съгласие с колегите си от вражеската страна: на 22 октомври 1914 г. той изпраща на Дуйсберг писмо до редактора от The Times, в което британецът Уилям Рамзи, получил Нобелова награда за химия две години след него, предлага на химическите компании в страната му да заместят по-млад химик, за да може той да отиде на фронта. Фишер заключава от това: „Той няма да се изненада, че приятелите му в Германия ще действат по същия начин.
Във всеки случай през следващите седмици Фриц Хабер все повече започва да се утвърждава като организатор и координатор на силите на военните, науката и промишлеността и е движещата сила на факта, че противно на предположението на Фишер, през април 1915 г. във Втората битка при Фландрия за първи път падат няколко хиляди вражески войници в резултат на изпускането на хлорен газ. Фишер очевидно не е видял нищо укоримо в това. Напротив, на 13 юли 1915 г. той съветва сина си Херман:
През следващите години бюрото „Хабер“ привлича все повече водещи учени, материално-финансови ресурси и политическа подкрепа за изследванията, изпитванията и масовото производство на бойни химически вещества. Фишер, от друга страна, не е бил пряко активен в тази област, с изключение на ранния му и неуспешен експеримент с прусинова киселина, въпреки че някои автори твърдят това, без да дават подробности, и скоро е включен в различни списъци на Антантата за военни престъпления заедно с Хабер и Нернст, например.
Фишер по принцип подкрепя използването на химически бойни вещества и затова насърчава свързаните с тях области на военните изследвания и военната икономика по най-добрия възможен начин. По този начин той успява да се възползва от дългогодишните си контакти, особено от добрите си отношения с Дуисберг. Още през 1904 г. Дуйсберг се опитва да спечели Фишер за общност на интересите на големите германски химически компании. В продължение на десетилетия Фишер е и виден член на Германското химическо дружество, а Дуисберг – на Асоциацията на германските химици. Освен това Фишер, заедно с Нернст и Вилхелм Оствалд, още през 1905 г. се опитва да инициира създаването на Химически имперски институт, аналогичен на съществуващия Физико-технически райхсанщалт (PTR), чрез меморандум и основава асоциация за тази цел през 1908 г. Сега Фишер използва това и други дългогодишни сътрудничества и контакти за военни изследвания.
Това включва например осигуряването на достатъчни количества експлозиви и съответно на техния прекурсор селитра. В тясно сътрудничество с Дуйсберг той прокарва споразумение с компании като Bayer, BASF и Hoechst веднага след избухването на войната, което е подписано в средата на януари 1915 г. Berliner Illustrirte Zeitung изказва похвала: „Емил Фишер застава до отдела за военни суровини като далновиден съветник“. Разработва производни на анилин-урея за стабилизиране на взривните вещества. В коксохимическите заводи, които преработват местни въглища, той насърчава инсталирането на газови скрубери, които извличат толуола и бензена, като по този начин намалява зависимостта от вноса на петрол за производството на експлозивния тротил и гориво за военния флот. Благодарение на неговите изследвания внасяният дотогава естествен каучук все повече се заменя със синтетичен метилов каучук.
Общо взето, по време на Първата световна война Фишер работи в безброй комитети и институции на държавата, науката и индустрията. Сред тях има и такива, чиито задачи и състав се пазят в тайна, доколкото е възможно, като основаната през 1916 г. Фондация на кайзер Вилхелм за военнотехнически науки (KWKW), в която Фишер е председател на Специализиран комитет I, занимаващ се със суровините за боеприпаси, с транспорта и хранителните въпроси. В управителните съвети на останалите пет специализирани комитета на KWKW влизат основно Хабер (Специализиран комитет II – Химически бойни вещества) и Нернст (Специализиран комитет III – Физика). От друга страна, не са пряко свързани с военните въпроси комисии като „Комитета по хранителните вещества“ и „Военния комитет за заместители на храни“, на които Фишер също е член.
Последните години
В края на войната Фишер е един от малкото водещи учени, които ясно заявяват, че съжаляват за подкрепата на призива от 1914 г. Войната е „лош бизнес, който трябва да бъде ликвидиран“. В различни писма той дава да се разбере, че страда психически от предвидимото поражение на Германия и от опасенията за упадък на немската наука. Освен това имаше многократни лични удари на съдбата: Съпругата на Фишер умира преждевременно от менингит в резултат на синузит през 1895 г., половин година след раждането на третото им дете. Положението се усложнява от ранната смърт на двама сина: Уолтър, който според разказа на баща му е бил отслабен от болести в младостта си и е бил преждевременно уволнен от военна служба през 1910 г. заради „сърдечни проблеми“, най-късно през 1913 г. проявява признаци на маниакално-депресивно заболяване. В крайна сметка той се самоубива в затворено заведение през 1916 г. Алфред умира през 1917 г. от тифна инфекция, с която се заразява по време на обучението си като лекар във военна болница.
В некролога си Дуйсберг твърди, че Фишер е преживял „изненадващ обрат“ след разпадането на империята. Той намира сили за нов живот и напредък в изследователската работа, която веднага започва отново. Работата и нейният успех го направиха отново весел и щастлив“. По време на среща само 10 дни преди самоубийството си той седи „като един от най-щастливите сред нас“.
Здравето на Фишер в края на Първата световна война обаче не е ограничено само от възрастта му, лошото снабдяване с храна през военните години и тежката работа. Според собствените му разкази още преди 18-годишна възраст той е имал първото си заболяване, известно като „гастрит“, което се е повтаряло през целия му живот и е било причина за няколко дълги отсъствия от работа. И накрая, по негово мнение, дългогодишното му незащитено излагане на фенилхидразин е довело до „хронично отравяне, което се е появило през есента на 1891 г. и се е изразило в много неприятни смущения в дейността на червата, а именно нощни колики и диария“. През пролетта на 1918 г. той се разболява от „възпаление на жлъчния мехур“ и „пневмония“. В средата на юли 1919 г., след преглед, хирургът Аугуст Биер му казва, че има „рак на червата“. С оглед на диагностичните възможности по онова време истинската природа и причина за това заболяване трябва да останат открити. Във всеки случай Фишер подрежда документите си през следващите три дни, оставя голяма сума пари на сина си Херман, дарява останалото имущество на Академията на науките за насърчаване на млади учени и в присъствието на сина си и домакинята си слага край на живота си, като приема цианид.
Емил Фишер е погребан в Новото гробище във Ванзее. Град Берлин му прави представителен гроб на северната стена на гробището. Петметровата стена на гроба, изработена от черупчест варовик, е украсена с релеф, проектиран от Фриц Климш, изобразяващ коленичила двойка, която носи голяма купа с дръжки. По решение на Берлинския сенат от 1956 г. мястото за последен покой на Емил Фишер (гробно място Li AT 39) е обявено за почетен гроб на държавата Берлин. През 2016 г. посвещението е удължено с обичайния вече период от двадесет години.
Природни науки като цяло
Фишер е майстор в областта на структурното изясняване на природни вещества. Откриването на фенилхидразина Фишер дължи на случайно съвпадение като асистент по време на стаж в Страсбург. По време на диазотирането, извършено от стажант, са получени кафяви междинни продукти. Фишер изследва реакцията с натриев сулфит и получава жълт фенилхидразин. Първата си статия за фенилхидразина пише през 1875 г., а по-късно написва обширни статии за това съединение.С помощта на фенилхидразина Фишер успява да разграничи алдехидите и кетоните и да ги характеризира като фенилхидразони.
Химия на захарта
С помощта на фенилхидразин той успява да дериватизира свободната карбонилна група на захарите, а по-късно, през 1891 г., изяснява конфигурацията на D-глюкозата, D-манозата и D-арабинозата.Заключението за структурното изясняване на захарите е известно като доказателство на Фишер.
Определянето на захарните молекули е подпомогнато от няколко открития:
Когато изследва пространствената форма на захарните молекули, Фишер открива, че захарите кристализират в присъствието на ацетон (образуване на ацетал). Кристалните ацетонови съединения на захарта доведоха до по-добро пространствено разбиране на захарните молекули. От голямо значение за стереохимията е теорията за асиметричния въглероден атом според теорията на Якоб Хенрикус ван ‘т Хоф и Жозеф Ахил Льо Бел. Инверсията на Уолдън (Пол Уолдън) при оптически активния въглероден атом може да бъде демонстрирана и в химията на захарта.
Въз основа на многобройните открития той успява да извърши пълен синтез на оптично активни захари от манитоловата серия и да редактира номенклатурата.
Само когато стереохимията на захарите е била точна, те са били трансформирани от растителните и животинските тела, така че Фишер формулира принципа „заключване и ключ“ (1894 г.).
Работата му върху стереохимията на захарите и оптичното въртене на захарни разтвори му позволява да отреди подходящо място на теорията на ван ‘т Хоф за хиралността в органичната химия.Номенклатурата на Фишер и методът за триизмерно представяне на молекули (проекция на Фишер) са наречени на името на Фишер.
Аминокиселини, пептиди
От 1900 г. Емил Фишер също изследва синтеза на пептиди. По това време са известни само 14 аминокиселини, но през 1907 г. те вече са 19. Фишер получава аминокиселината пролин от казеина.
Групата на Фишер произвежда около 100 пептида. През следващите години неговият ученик Е. Абдерхалден значително подобрява синтеза на пептиди.
През 1902 г. на събранието на германските естествоизпитатели и лекари в Карлсбад той пръв предлага, независимо и едновременно с Франц Хофмайстер, структурата на протеините, състояща се от аминокиселини с пептидни връзки. В същото време той въвежда наименованието пептид по това време.
Фишер е първият, който изследва коприната на паяците (1907 г.). Той открива, че тя се състои от аминокиселини, но доста различни от коприната на копринените буби.
Повече открития
Други значими приноси на работната му група са наречените на негово име индолов синтез на Фишер (1883 г.) и оксазолов синтез на Фишер, както и синтезът на природните вещества кофеин (1897 г.) и теобромин.По-късно Фишер и Б. Хелферих синтезира нуклеозиди и нуклеотиди. Докато изследва пикочната киселина, през 1884 г. Фишер открива като основа градивния елемент на нуклеиновата киселина – пурина.
В химическата промишленост фенилхидразинът, открит от Фишер през 1875 г. като асистент на Байер, се използва за производство на лекарства и багрила. Антипиринът, първото важно лекарство в химическата промишленост, е продукт на кондензацията на фенилхидразин и оцетния естер и е разработен от неговия ученик Лудвиг Кнор. Производството на багрилото тартразин става възможно с помощта на фенилхидразин.
Фишер синтезира диетил-барбитурова киселина (Veronal®) заедно с племенника си Алфред Дилтей. Веронал и производното му фенобарбитал са използвани като сънотворни до 80-те години на миналия век; фенобарбиталът продължава да се използва в световен мащаб за лечение на епилепсия под търговското наименование Luminal.
През 1894 г. той открива принципа на асиметричната индукция (хирален център определя хиралността на съседния въглероден атом) в Брюсин.
Учител, поддръжник и организатор
През 1900 г. той открива голяма нова сграда за Института по органична химия към университета „Фридрих Вилхелм“ в Берлин. Фишер изисква сериозна научна и коректна работа от своите студенти и иска повече научна свобода за изключително талантливите млади химици. Сътрудничеството между науката и индустрията е много важно за него. Заедно с Адолф фон Харнак допринася за основаването на Обществото на кайзер Вилхелм през 1911 г., на което е член на Сената до смъртта си. Към края на империята антисемитизмът се засилва и сред учените. Фишер беше един от малцината, които не се присъединиха към него. Той отвърна на въпроса защо не е антисемит предвид големия брой еврейски състезатели:
Фишер се оказва неконформист и в друга област: отначало той не смята, че има смисъл жените да учат, тъй като по-късно те обикновено се занимават с домакинството и семейството. По-късно обаче той променя мнението си и е един от първите водещи професори, които се застъпват за допускането на жени до обучение, като например позволява на Херта фон Сименс да работи в частната му лаборатория, а на Лиза Майтнер – в лабораторията на института (което тя първоначално отказва).
Неговата уводна лекция по органична химия е увековечена от един от бившите му ученици Ханс Байер в учебника по органична химия и все още е част от основния канон на органичната химия.
През 1898 г. Фишер получава медала „Котений“ на Леополдина.
И до днес в родния му град Еускирхен гимназията „Емил Фишер“ и улицата „Емил Фишер“, както и в Берлин, Леверкузен и Леуна, в Ерланген центърът „Емил Фишер“ (където се помещават институтите по биохимия, фармация и химия на храните и експериментална и клинична фармакология и токсикология), както и висшето училище „Емил Фишер“, а в Шварцхайде – още една гимназия, носят неговото име.
През 1921 г. Фриц Климш изработва паметник от пясъчник в чест на Фишер, който е издигнат в близост до бившето работно място на Фишер – Химическия институт I към университета „Фридрих Вилхелм“ (сега Хумболтов университет) на улица Хесише щрасе. Тази скулптура е унищожена по време на Втората световна война. През 1952 г. Рихард Шайбе изработва бронзово копие, което е поставено в градината пред бившия Институт по клетъчна физиология „Макс Планк“ (разпуснат през 1972 г.) на Гарищрасе в Далем. През 1995 г. е направена втора отливка на тази скулптура, която е поставена на площад „Роберт-Кох“ в Берлин-Мите.
Лекционната зала на бившия Химически институт на Хумболтовия университет носи почетното име Лекционна зала „Емил Фишер“.
В Ерланген на къщата, в която работи от 1882 до 1885 г., е поставена паметна плоча. В университета „Фридрих Александър“ в Ерланген-Нюрнберг има център „Емил Фишер“, в който са обединени усилията на няколко катедри от областта на науките за живота.
На всеки две години Дружеството на германските химици връчва мемориалната монета „Емил Фишер“ за изключителни постижения в областта на органичната химия.
През 1976 г. лунният кратер Фишер е кръстен на него и Ханс Фишер.
От 1993 г. берлинската гимназия по хранене и хранителни технологии носи името Emil Fischer School.
На 12 юли 2010 г. в Берлин е открита паметна плоча в Берлин-Мите, Хесише Щрасе 1.
На 7 октомври 2014 г. Отделът по история на химията на Американското химическо дружество отличи публикацията на Емил Фишер „За формата на гроздовата захар и нейните изомери“ (Ueber die Conformation des Traubenzuckers und seiner Isomeren) като революционна публикация на бъдещето и определяща тенденциите през 1891 г. с наградата „Цитат за химически пробив“. По този начин институтът му във Вюрцбург е обявен за исторически обект на химията.
Имуществото му се намира в университета в Бъркли, а микрофилмови копия – в архива на дружеството „Макс Планк“.
В Еускирхен, града, в който е роден, гимназията „Емил Фишер“ е кръстена на него; по време на ученическите му години тя се нарича гимназия „Кайзерин-Августа-Виктория“.
Източници
