Emil Fischer
gigatos | december 9, 2021
Sammanfattning
Hermann Emil Fischer († 15 juli 1919 i Wannsee) var en tysk kemist och professor i organisk kemi. I hans vetenskapliga arbete ingår syntesen av fenylhydrazin, som han använde för att syntetisera indol och för att klarlägga stereokemin hos sockermolekyler. Han syntetiserade också olika stereoisomerer av sockerarter. Fischer-projektionen, som han introducerade, är en metod för att entydigt kartlägga den rumsliga strukturen hos chirala sockerföreningar. Han var pionjär i syntesen av dietylbarbiturinsyra (Veronal®).
Fischer undersökte också den kemiska strukturen hos urinsyra, xantiner, koffein och andra naturliga ämnen och bevisade att dessa härstammar från en kvävebaserad bas med en bicyklisk struktur, som han kallade purin. För sitt arbete med kemin av sockerarter och puriner tilldelade Nobelkommittén honom Nobelpriset i kemi 1902.
Som ytterligare en klass av ämnen undersökte han aminosyror och proteiner och syntetiserade mindre peptider. Hans arbete med enzymer och jästers metabolisering av stereoisomerer av socker ledde till Fischers formulering av principen om lås och nyckel mellan enzym och substrat. Slutligen undersökte han ämnesklassen lipider och depsider. Hans forskning ligger till grund för organisk kemi och biokemi.
Som efterträdare till August Wilhelm von Hofmann vid universitetet i Berlin engagerade sig Fischer för att främja vetenskapen i Tyskland och bidrog till grundandet av Kaiser Wilhelm-sällskapet och Kaiser Wilhelm-institutet för kemi samt Kaiser Wilhelm-institutet för fysik i Berlin-Dahlem. Fischer valdes också flera gånger till ordförande för det tyska kemisällskapet.
Hans vetenskapliga skola gav upphov till många kända kemister, däribland Karl Freudenberg, Burckhardt Helferich, Phoebus Levene, Walter Abraham Jacobs, Hermann Leuchs, Ludwig Knorr, Max Bergmann och de senare Nobelpristagarna Otto Diels, Otto Warburg och Karl Landsteiner.
Läs också: biografier – Milton Friedman
Ursprung och familj
Emil Fischer växte upp i Euskirchen som den sistfödde och ende sonen till Laurenz Fischer (1807-1902) och hans hustru Julie Poensgen (1819-1882), faster till industrimannen Carl Poensgen från Düsseldorf. I februari 1888 gifte han sig i Erlangen med Agnes Gerlach (ca 1861-12 november 1895), dotter till den lokala anatomiprofessorn Joseph von Gerlach. Paret fick tre barn: Hermann Fischer (16 december 1888-9 mars 1960), som senare blev kemist, Walter (5 juli 1891-4 november 1916) och Alfred (3 oktober 1894-29 mars 1917).
Läs också: historia-sv – Tutankhamon
Karriär
Emil Fischer fick sin Abitur 1869 som förstaårselev vid Bonns gymnasium. Till en början ville han studera matematik och fysik, men detta avvisades av hans far, som ansåg att ämnena var för abstrakta och en konst utan bröd. Fischer avbröt sin lärlingsutbildning som köpman för att från påsken 1871 studera kemi vid universitetet i Bonn, bland annat tillsammans med August Kekulé. Han angav själv ”fullständig brist på talang” som skälet till att han hoppade av. Vissa biografer nämner hälsoskäl, men det verkar också ha varit kopplat till en konflikt mellan far och son. Hans far, som var en framgångsrik entreprenör inom trävaruhandeln och som önskade att hans ende son skulle göra en kommersiell karriär, sägs efteråt ha sagt: ”Pojken är för dum för att bli köpman, han borde studera”.
Från och med höstterminen 1872 studerade Fischer i Strasbourg, där han 1874 disputerade under Adolf von Baeyer på acylering av fenolftaleinfärgämnen med Ueber Fluorescëin och Phtalëin-Orcin, efter att han tvingats överge sitt första doktorsämne eftersom en viktig utrustning hade gått sönder under experimentet. Redan under studietiden var en av hans lärare, kemisten Friedrich Rose, så imponerad av hans analytiska färdigheter att han gav den unge studenten i uppdrag att analysera vattnet från en mineralkälla i övre Alsace. Med en avhandling om hydraziner habiliterade han sig i München 1878 och utnämndes redan 1879 till professor i analytisk kemi där. Efter ett uppehåll i Erlangen (1882-1884) blev han 1885 chef för institutet i Würzburg (1885-1892). Hans kusin Otto Fischer tog över stolen i Erlangen. Enligt ritningar av Emil Fischer byggdes den nya byggnaden på Pleicherring 11 (idag Röntgenring) med tillhörande servicevilla i Würzburg. År 1892 följde han dock den mycket välbetalda kallelsen till Berlin som efterträdare till August Wilhelm Hofmann, som oväntat avled. Arthur Hantzsch blev hans efterträdare i Würzburg 1893, efter att Theodor Curtius hade avböjt en kallelse 1892.
Läs också: historia-sv – Berlinmuren
Engagemang i första världskriget
Efter första världskrigets utbrott var Emil Fischer en av de första undertecknarna av Manifestet från 93 Till den kulturella världen! av den 4 oktober 1914. Oktober 1914, som rättfärdigade de tyska truppernas invasion av Belgien, förnekade de påstådda krigsgrepp som tyska trupper begått i Belgien, förebrådde de västerländska krigsmotståndarna för att de ”allierade sig med ryssar och serber och erbjöd världen det skamliga skådespelet att ställa mongoler och negrer mot den vita rasen”, och hävdade att ”utan den s.k. tyska militarismen skulle den tyska kulturen för länge sedan ha utplånats från jordens yta”. Han fick dock en reprimand för inblandning i interna militära angelägenheter för att han i början av kriget tillsammans med Walther Rathenau hänvisade till den militära nödvändigheten av salpeterproduktion.
Under kriget hörde Fischer till det stora antal tyska nobelpristagare och andra toppforskare som till stor del inriktade sin verksamhet på krigets krav. I oktober 1914 hade den preussiske krigsministern Erich von Falkenhayn gett Walther Nernst och artilleriexperten i Högsta armékommandot major Michelis i uppdrag att se till att ”öka projektilernas effektivitet” genom ammunition som innehöll icke-dödliga irriterande ämnen. Fischer kallades snart in, liksom andra vetenskapsmän och företrädare för industrin, framför allt Carl Duisberg, en kemist med doktorsexamen och långvarig bekant till Fischer, som i egenskap av styrelseordförande för Bayer var en av de mäktigaste tyska kemiföretagarna. Från mitten av 1915 kallade sig gruppen inofficiellt ”Observation and Testing Commission for Blasting and Shooting Experiments”, förkortat ”Nernst-Duisberg Commission”.
Fischer fick lov att se sig själv i samförstånd med kolleger på fiendens sida: Den 22 oktober 1914 skickade han Duisberg ett brev till redaktören från The Times där britten William Ramsay, som hade fått Nobelpriset i kemi två år efter honom, erbjöd kemiföretagen i sitt land att ersätta en yngre kemist så att denne kunde åka till fronten. Fischer drog följande slutsats: ”Han kommer inte att bli förvånad över att hans vänner i Tyskland kommer att agera på samma sätt.
Efter att avfyrandet av ämnen som bara fungerade som irriterande ämnen inte hade haft tillräcklig effekt vid fronten vände sig von Falkenhayn den 18 december 1914 till Fischer och krävde ”något” som skulle ”göra människor permanent oförmögna”. Fischer tog inte avstånd från detta, utan såg bara tekniska problem: han förklarade för ministern, liksom han några dagar senare rapporterade till Duisberg, hur svårt det var att hitta ämnen som fortfarande hade en dödlig effekt i de kraftiga utspädningarna på slagfältet. Trots sin skepticism utförde Fischer i slutet av 1914 preliminära försök med biskopsyra, i likhet med Nernst. På Nernsts begäran hade han till och med ”framställt vattenfri blausyra” speciellt för detta ändamål. De preliminära testerna var dock inte övertygande för någon av dem.
Under de följande veckorna började Fritz Haber i alla fall alltmer hävda sig som organisatör och samordnare av militärens, vetenskapens och industrins krafter, och han var den drivande kraften bakom det faktum att flera tusen fientliga soldater, tvärtemot Fischers antagande, för första gången föll i april 1915 i det andra slaget i Flandern som ett resultat av klorgasutsläpp. Fischer såg uppenbarligen inget förkastligt i detta. Tvärtom, det rådde han sin son Hermann den 13 juli 1915:
Under de följande åren skulle ”Haber-kontoret” locka till sig allt fler toppforskare, materiella och ekonomiska resurser samt politiskt stöd för forskning, testning och massproduktion av kemiska stridsmedel. Fischer var däremot inte direkt aktiv på detta område, bortsett från hans tidiga och misslyckade experiment med blausyra, även om vissa författare hävdar detta utan att ge några detaljer, och han hamnade snart på olika av Ententens krigsförbrytarlistor tillsammans med Haber och Nernst, till exempel.
Fischer var i grunden positiv till användningen av kemiska stridsmedel och främjade därför efter bästa förmåga relaterade områden inom krigsforskning och krigsekonomi. Han kunde därvid dra nytta av gamla kontakter, särskilt av sitt goda förhållande till Duisberg. Redan 1904 hade Duisberg försökt få Fischer att skapa en intressegemenskap för de stora tyska kemiföretagen. Fischer var under flera årtionden också en framstående medlem av det tyska kemisällskapet och Duisberg av föreningen för tyska kemister. Dessutom hade Fischer, tillsammans med Nernst och Wilhelm Ostwald, redan 1905 försökt ta initiativ till grundandet av ett kemiskt riksinstitut analogt med det befintliga Physikalisch-Technische Reichsanstalt (PTR) genom ett memorandum och grundade 1908 en förening för detta ändamål. Fischer utnyttjade nu sådana och andra långvariga samarbeten och kontakter för krigsforskning.
Detta innebar till exempel att säkra tillräckliga mängder sprängämnen och därmed deras prekursor salpeter. I nära samarbete med Duisberg drev han omedelbart efter krigsutbrottet fram ett avtal med företag som Bayer, BASF och Hoechst som undertecknades i mitten av januari 1915. Berliner Illustrirte Zeitung lovordade: ”Emil Fischer står krigsråvaruavdelningen bi som en framsynt rådgivare”. Han utvecklade anilin-ureaderivat för att stabilisera sprängämnena. I de koksverk som bearbetade inhemskt kol uppmuntrade han till installation av gasrenare som extraherade toluen och bensen, vilket minskade beroendet av importerad olja för produktion av sprängämnet TNT och bränsle för den militära fordonsflottan. Tack vare hans forskning ersattes tidigare importerat naturgummi i allt större utsträckning med syntetiskt metylgummi.
Sammantaget var Fischer aktiv i otaliga kommittéer och institutioner inom staten, vetenskapen och industrin under första världskriget. Bland dessa fanns det några vars uppgifter och sammansättning i möjligaste mån hölls hemliga, till exempel Kaiser Wilhelm Foundation for War Technology Science (KWKW), som grundades 1916, där Fischer var ordförande för specialistkommitté I, som behandlade råvaror för ammunition, transport och näringsfrågor. I styrelsen för KWKW:s övriga fem specialiserade kommittéer ingick huvudsakligen Haber (specialiserad kommitté II – kemiska stridsmedel) och Nernst (specialiserad kommitté III – fysik). Inte direkt relaterade till militära frågor var å andra sidan kommittéer som ”Näringskommittén” och ”Krigskommittén för ersättningsmat”, där Fischer också var medlem.
Läs också: biografier – Oliver Heaviside
De senaste åren
I slutet av kriget var Fischer en av de få toppforskare som klargjorde att han ångrade att han stödde 1914 års vädjan. Kriget var ”en dålig affär som måste avvecklas”. I flera brev lät han meddela att han led psykiskt av Tysklands förutsebara nederlag och den tyska vetenskapens befarade nedgång. Dessutom har det skett upprepade personliga ödesnedslag: Fischers hustru hade dött i förtid av hjärnhinneinflammation till följd av bihåleinflammation 1895, ett halvår efter att deras tredje barn hade fötts. Detta förvärrades av att två söner dog tidigt: Walter, som enligt faderns berättelse hade försvagats av sjukdomar i sin ungdom och som 1910 hade blivit för tidigt avskedad från militärtjänsten på grund av ”hjärtproblem”, visade senast 1913 tecken på en manodepressiv sjukdom. Han tog till slut sitt eget liv på en sluten institution 1916. Alfred dog 1917 av en tyfusinfektion som han hade fått under sin utbildning till läkare på ett militärsjukhus.
Duisberg hävdade i sin dödsruna att Fischer hade upplevt ”en överraskande vändning” efter imperiets sammanbrott. Han hittade kraft för nytt liv och utveckling i det forskningsarbete som han genast påbörjade igen. Arbetet och dess framgång gjorde honom glad och lycklig igen”. Under ett möte bara tio dagar före sitt självmord hade han suttit ”som en av de lyckligaste bland oss”.
Fischers hälsa i slutet av första världskriget begränsades dock inte bara av hans ålder, den dåliga livsmedelsförsörjningen under krigsåren och hårt arbete. Enligt egen utsago hade han dessutom redan före 18 års ålder drabbats av en första sjukdom, en så kallad ”gastrit”, som skulle återkomma under hela hans liv och vara orsaken till flera långa sjukskrivningar. Slutligen ansåg han att hans många år av oskyddad exponering för fenylhydrazin hade lett till ”kronisk förgiftning som uppstod hösten 1891 och som visade sig i mycket besvärliga störningar av tarmaktiviteten, nämligen i form av nattliga koliktillstånd och diarré”. Våren 1918 insjuknade han i ”gallblåseinflammation” och ”lunginflammation”. I mitten av juli 1919 berättade kirurgen August Bier efter en undersökning att han hade ”tarmcancer”. Med tanke på tidens diagnostiska möjligheter måste den verkliga karaktären och orsaken till denna sjukdom förbli öppen. I vilket fall som helst sorterade Fischer sina papper under de följande tre dagarna, lämnade en stor summa pengar till sin son Hermann, donerade de återstående tillgångarna till vetenskapsakademin för att främja unga vetenskapsmän och gjorde slut på sitt liv genom att ta cyanid i närvaro av sin son och sin hushållerska.
Emil Fischer begravdes på New Wannsee Cemetery. Staden Berlin lät anlägga en representativ grav för honom på kyrkogårdens norra vägg. Den fem meter långa gravväggen av skalkalksten är dekorerad med en relief av Fritz Klimsch som visar ett knäböjande par som bär en stor skål med handtag. Emil Fischers sista viloplats (gravplats Li AT 39) är sedan 1956 en hedersgravplats för delstaten Berlin enligt beslut av Berlins senat. Invigningen förlängdes 2016 med den numera sedvanliga perioden på tjugo år.
Läs också: historia-sv – Bröderna Wright
Naturvetenskap i allmänhet
Fischer var en mästare på att klarlägga naturliga ämnens struktur. Fischer hade upptäckten av fenylhydrazin att tacka för en tillfällighet som praktikant i Strasbourg. Vid diazotiseringen som utfördes av en praktikant erhölls bruna intermediärer. Fischer undersökte reaktionen med natriumsulfit och fick fram det gula fenylhydrazinet. Han skrev sin första artikel om fenylhydrazin 1875 och skrev senare omfattande artiklar om denna förening.Med fenylhydrazin kunde Fischer också skilja mellan aldehyder och ketoner och karaktärisera dem som fenylhydrazoner.
Läs också: biografier – Frans I av Frankrike
Sockerkemi
Med fenylhydrazin kunde han derivatisera den fria karbonylgruppen i sockerarter, och senare, 1891, klarlade han konfigurationen av D-glukos, D-mannos och D-arabinos.Slutsatsen om strukturell klarläggning av sockerarter är känd som Fischers bevis.
Flera upptäckter har bidragit till bestämningen av sockermolekyler:
När Fischer undersökte sockermolekylernas rumsliga form upptäckte han att sockerarter kristalliseras ut i närvaro av aceton (acetalbildning). De kristallina acetonföreningarna av socker ledde till en bättre rumslig förståelse av sockermolekylerna. Av stor betydelse för stereokemin var teorin om den asymmetriska kolatomen enligt Jacobus Henricus van ”t Hoffs och Joseph Achille Le Bels teori. Waldens inversion (Paul Walden) vid den optiskt aktiva kolatomen kunde också demonstreras inom sockerkemin.
På grundval av de många resultaten kunde han genomföra en totalsyntes av optiskt aktiva sockerarter i mannitolserien och redigera nomenklaturen.
Det var först när sockrets stereokemi var exakt som de omvandlades av växt- och djurkroppar som Fischer formulerade lås- och nyckelprincipen (1894).
Genom sitt arbete med stereokemi av sockerarter och optisk rotation av sockerlösningar kunde han ge van ”t Hoffs teori om kiralitet en lämplig plats i den organiska kemin.Fischer-nomenklaturen och en tredimensionell molekylär representationsmetod (Fischer-projektion) har fått sitt namn efter Fischer.
Läs också: strider – Slaget vid Thermopyle
Aminosyror, peptider
Från 1900 undersökte Emil Fischer också peptidsyntes. På den tiden kände man bara till 14 aminosyror, men 1907 fanns det redan 19. Fischer fick fram aminosyran prolin från kasein.
Fischers grupp producerade omkring 100 peptider. Senare förbättrade hans elev E. Abderhalden avsevärt peptidsyntesen.
Vid den tyska naturvetenskaps- och läkarförsamlingen i Karlsbad 1902 var han den förste som oberoende och samtidigt med Franz Hofmeister föreslog en proteinstruktur bestående av aminosyror med peptidbindningar. Samtidigt införde han namnet peptid vid den tidpunkten.
Fischer var den förste som studerade spindelsilke (1907). Han fann att det bestod av aminosyror, men att det var helt annorlunda än silke från silkesmaskar.
Läs också: biografier – Henri Matisse
Fler upptäckter
Andra viktiga bidrag från hans arbetsgrupp var Fischers indolsyntes (1883) och Fischers oxazolsyntes, som fått sitt namn efter honom, samt syntesen av naturämnena koffein (1897) och teobromin.Senare började Fischer och B. Helferich syntetiserade nukleosider och nukleotider. När Fischer forskade om urinsyra upptäckte han 1884 nukleinsyrabyggstenen purin som bas.
Inom den kemiska industrin användes fenylhydrazin, som Fischer upptäckte 1875 som assistent till Baeyer, för att framställa läkemedel och färgämnen. Antipyrin, ett första viktigt läkemedel inom den kemiska industrin, var en kondensationsprodukt av fenylhydrazin och ättikester och hade utvecklats av hans elev Ludwig Knorr. Framställning av färgämnet tartrazin blev möjlig med fenylhydrazin.
Fischer syntetiserade dietylbarbitursyra (Veronal®) tillsammans med sin brorson Alfred Dilthey. Veronal och dess derivat fenobarbital användes som sömnmedel fram till 1980-talet; fenobarbital används fortfarande över hela världen för behandling av epilepsi under handelsnamnet Luminal.
År 1894 upptäckte han principen om asymmetrisk induktion (ett kiralt centrum bestämmer kiraliteten hos den närliggande kolatomen) vid Brucin.
Läs också: biografier – Paul I av Ryssland
Lärare, stödjare och organisatör
År 1900 invigde han en ny stor byggnad för det organiska institutet vid Friedrich-Wilhelm-universitetet i Berlin. Fischer krävde seriöst vetenskapligt och korrekt arbete av sina studenter, och han ville ha mer vetenskaplig frihet för unga kemister med stor talang. Samarbete mellan vetenskap och industri var mycket viktigt för honom. Tillsammans med Adolf von Harnack var han med och grundade Kaiser Wilhelm-sällskapet 1911, där han var medlem av senaten fram till sin död. Mot slutet av kejsardömet ökade också antisemitismen bland vetenskapsmännen. Fischer var en av de få som inte var med. Han svarade på frågan varför han inte var antisemitisk med tanke på det stora antalet judiska konkurrenter:
Fischer visade sig också vara avvikande på ett annat område: till en början tyckte han inte att det var meningsfullt att kvinnor studerade eftersom de i allmänhet skulle ägna sig åt hushållet och familjen senare. Senare ändrade han sig dock och var en av de första ledande professorerna som förespråkade att kvinnor skulle få studera och tillät till exempel Hertha von Siemens att arbeta i hans privata laboratorium och Lise Meitner att arbeta i institutets laboratorium (vilket hon till en början vägrade).
Hans introduktionsföreläsning om organisk kemi har på ett didaktiskt sätt förevigats av en av hans tidigare elever, Hans Beyer, i Textbook of Organic Chemistry och utgör fortfarande en del av den grundläggande kanon för organisk kemi.
1898 fick Fischer Leopoldina-medaljen Cothenius.
År 1902 tilldelades han Nobelpriset i kemi ”som ett erkännande av de utomordentliga förtjänster som han har förvärvat genom sitt arbete på området för socker- och puringrupper”. År 1904 valdes han in i National Academy of Sciences, 1908 i American Academy of Arts and Sciences och 1909 i American Philosophical Society. Från 1900 till 1915 var han korresponderande medlem av Académie des Sciences i Paris och hedersmedlem av Versuchs- und Lehranstalt für Brauerei.
Än i dag är Emil Fischer-gymnasiet i hans hemstad Euskirchen och Emil Fischer-gatan i Berlin, Leverkusen och Leuna uppkallade efter honom, Emil Fischer-centret i Erlangen (där institutet för biokemi, farmaci och livsmedelskemi och institutet för experimentell och klinisk farmakologi och toxikologi är belägna), Emil Fischer-skolan och Emil Fischer Graduate School samt ett annat gymnasium i Schwarzheide.
1921 skapade Fritz Klimsch ett monument i sandsten till Fischer, som uppfördes i närheten av Fischers tidigare arbetsplats, det kemiska institutet I. vid Friedrich Wilhelm-universitetet (numera Humboldt-universitetet) i Hessische Straße. Skulpturen förstördes under andra världskriget. 1952 skapade Richard Scheibe en replik i brons som placerades i trädgården till det tidigare Max Planck-institutet för cellfysiologi (upplöst 1972) på Garystraße i Dahlem. År 1995 gjordes en andra gjutning av denna skulptur, som placerades på Robert-Koch-Platz i Berlin-Mitte.
Föreläsningssalen i det tidigare kemiska institutet vid Humboldtuniversitetet bär hedersnamnet Emil Fischer Lecture Hall.
I Erlangen har en minnestavla rests vid det hus där han arbetade mellan 1882 och 1885. Vid Friedrich Alexander-universitetet i Erlangen-Nürnberg finns ett Emil Fischer-centrum, där flera professurer inom biovetenskap har gått samman.
Vartannat år delar Society of German Chemists ut Emil Fischer Commemorative Coin för extraordinära prestationer inom organisk kemi.
År 1976 uppkallades Fischer-kratern på månen efter honom och Hans Fischer.
Sedan 1993 har Berlin Upper Secondary School for Nutrition and Food Technology burit namnet Emil Fischer School.
Den 12 juli 2010 invigdes en minnestavla i Berlin-Mitte, Hessische Straße 1, i Berlin.
Den 7 oktober 2014 hedrade American Chemical Societys division för kemihistoria Emil Fischers publikation Ueber die Conformation des Traubenzuckers und seiner Isomeren (Om konformationen av druvsocker och dess isomerer) som en revolutionerande och trendsättande publikation från 1891 med ”Citation for Chemical Breakthrough Award”. Hans institut i Würzburg fick därför namnet Historic Site of Chemistry (historisk plats för kemi).
Hans kvarlåtenskap finns på University of Berkeley och mikrofilmkopior i Max Planck-sällskapets arkiv.
I hans födelsestad Euskirchen är Emil Fischer-gymnasiet uppkallat efter honom; under hans skoltid hette det Kaiserin-Auguste-Victoria-gymnasiet.
Källor
