Нобелевские лауреаты по химии

31 октября 1835 г. – 20 августа  1917 г.

Нобелевская премия по химии, 1905 г.

Немецкий химик Иоганн Фридрих  Вильгельм Адольф фон Байер родился  в Берлине. Он был старшим из пяти детей Иоганна Якоба Байера и  Евгении (Хитциг) Байер. Отец Байера был  офицером прусской армии, автором опубликованных работ по географии и преломлению света в атмосфере, а мать – дочерью известного юриста и историка Юлиуса Эдуарда Хитцига. У мальчика рано проявился интерес к химии, а в 12-летнем возрасте он сделал свое первое химическое открытие. Это была новая двойная соль – карбонат меди и натрия. Окончив гимназию Фридриха Вильгельма, Байер в 1853 г. поступил в Берлинский университет, где в течение двух последующих лет занимался изучением математики и физики.

После года службы в армии Байер стал студентом Гейдельбергского университета и приступил к изучению химии под руководством Роберта Бунзена, незадолго до этого изобретшего лабораторную горелку, которую и назвали в его честь. В Гейдельберге Байер сосредоточил свое внимание на физической химии. Но после опубликования в 1857 г. статьи о хлорметане он так увлекся органической химией, что начиная со следующего года стал работать у занимавшегося структурной химией Фридриха Августа Кекуле в его лаборатории в Гейдельберге. Здесь Байер провел работу по исследованию органических соединений мышьяка, за которую ему была присуждена докторская степень. С 1858 г. в течение двух лет он вместе с Кекуле работал в Гентском университете в Бельгии, а затем возвратился в Берлин, где читал лекции по химии в берлинской Высшей технической школе

Под влиянием увлеченности Кекуле структурой органических соединений Байер сначала  исследовал мочевую кислоту. а начиная  с 1865 г. – структурный состав индиго, высоко ценимого в промышленности синего красителя, названного именем растения, из которого его получают. Еще в 1841 г. французский химик Огюст Лоран в ходе исследований сложного строения этого вещества выделил изатин – растворимое в воде кристаллическое соединение. Продолжая опыты, начатые Лораном, Байер в 1866 г. получил изатин, использовав новую технологию восстановления индиго путем нагревания его с измельченным цинком. Примененный Байером способ позволил проводить более глубокий структурный анализ, чем процесс окисления, осуществленный Лораном.

Анализируя обратный процесс – получение индиго путем окисления изатина, Байер в 1870 г. впервые сумел синтезировать индиго, сделав, таким образом, возможным его промышленное производство. После того как в 1872 г. Байер переехал в Страсбург и занял место профессора химии в Страсбургском университете, он приступил к изучению реакций конденсации, в результате которых высвобождается вода. В ходе проведения реакций конденсации таких групп соединений, как альдегиды и фенолы, ему и его коллегам удалось выделить несколько имеющих важное значение красящих веществ, в частности пигменты эозина, которые он впоследствии синтезировал.

Вернувшись к изучению точной химической структуры индиго, Байер в 1883 г. объявил  о результатах своих исследований. Это соединение, по его словам, состоит  из двух связанных «стержневых» молекул (их он назвал индолом). В течение 40 лет созданная Байером модель оставалась неизменной. Она была пересмотрена только с появлением более совершенной технологии.

Изучение красителей привело Байера к исследованию бензола – углеводорода, в молекуле которого 6 атомов углерода образуют кольцо. Относительно природы связей между этими атомами углерода и расположения атомов водорода внутри молекулярного кольца существовало много соперничавших между собой теорий. Байер, который по своему складу был скорее химиком-экспериментатором, нежели теоретиком, не принял ни одну из существовавших в то время теорий, а выдвинул свою собственную – теорию «напряжения». В ней ученый утверждал, что из-за присутствия других атомов в молекуле связи между атомами углерода находятся под напряжением и что это напряжение определяет не только форму молекулы, но также и её стабильность. И хотя эта теория получила сегодня несколько иную трактовку, ее суть, верно схваченная Байером, осталась неизменной. Исследования бензола привели Байера также к пониманию того, что структура молекул бензольной группы ароматических соединений, называемых гидроароматическими, представляет собой нечто среднее между кольцевым образованием и структурой молекулы алифатических углеводородов (без кольца). Это сделанное им открытие не только указывало на взаимосвязь между данными тремя типами молекул, но и открывало новые возможности для их изучения.

В 1885 г. в день 50-летия Байера, в  знак признания его заслуг перед  Германией ученому был пожалован наследственный титул, давший право ставить частицу «фон» перед фамилией. В 1905 г. Байеру была присуждена Нобелевская премия по химии «за заслуги в развитии органической химии и химической промышленности благодаря работам по органическим красителям и гидроароматическим соединениям». Поскольку в это время ученый был болен и не мог лично присутствовать на церемонии вручения премии, его представлял германский посол. Байер не произнес Нобелевской лекции. Но еще в 1900 г., в статье, посвященной истории синтеза индиго, он сказал: «Наконец-то у меня в руках основное вещество для синтеза индиго, и я испытываю такую же радость, какую, вероятно, испытывал Эмиль Фишер, когда он после 15 лет работы синтезировал пурин исходное вещество для получения мочевой кислоты».

Став нобелевским лауреатом, Байер  продолжил исследования молекулярной структуры. Его работы по кислородным  соединениям привели к открытиям, касающимся валентности и основности кислорода. Ученый также занимался  изучением связи между молекулярной структурой и оптическими свойствами веществ, в частности цветом.

В число наград, полученных Байером, входила медаль Дэви, присужденная Лондонским королевским обществом. Он был членом Берлинской академии наук и Германского химического  общества.

Герман Эмиль Фишер

Немецкий химик-органик Герман Эмиль Фишер родился в Ойскирхене, маленьком городке вблизи Кельна, в семье Лоренца Фишера, преуспевающего коммерсанта, и Юлии Фишер (в девичестве Пенсген). До поступления в государственную  школу Вецлара и гимназию Бонна он в течение трех лет занимался с частным преподавателем. Весной 1869 г. он с отличием окончил боннскую гимназию.

Хотя Фишер надеялся на академическую  карьеру, он согласился в течение  двух лет работать в отцовской  фирме, но проявил к делу так мало интереса, что весной 1871 г. отец направил его в Боннский университет. Здесь он посещал лекции известного химика Фридриха Августа Кекуле, физика Августа Кундта и минералога Пауля Грота. В значительной степени под влиянием Кекуле, уделявшего мало внимания лабораторным занятиям, интерес к химии у Фишер стал ослабевать, и он потянулся к физике.

В 1872 г. по совету своего кузена, химика Отто Фишера, он перешел в Страсбургский  университет, расположенный в Эльзас-Лотарингии, прежде французской провинции, аннексированной Германией после франко-прусской войны. В Страсбурге под влиянием одного из профессоров, молодого химика органика Адольфа фон Байера, у Фишера вновь возник интерес к химии. Вскоре Фишер окунулся в химические исследования и был замечен после открытия фенилгидразина (маслянистой жидкости, используемой для определения декстрозы), вещества, которое было им использовано позднее для классификации и синтеза сахаров. После получения докторской степени в 1874 г. он занял должность преподавателя в Страсбургском университете.

Когда в следующем году Байер  получил пост в Мюнхенском университете, Фишер дал согласие стать его  ассистентом. Финансово независимый  и освобожденный от административных и педагогических обязанностей, Фишер  смог сконцентрировать все свое внимание на лабораторных исследованиях. В сотрудничестве со своим кузеном Отто он применил фенилгидразин для изучения веществ, используемых в производстве органических красителей, получаемых из угля. До проведения исследований Фишером химическая структура этих веществ определена не была.

В 1878 г. Ф. стал приват-доцентом Мюнхенского  университета, а в 1897 г. – адъюнкт-профессором  аналитической химии. Спустя три  года он оставил Мюнхен и стал профессором  химии в Эрлангенском университете. Там он исследовал такие соединения, как кофеин, теобромин (алкалоид) и компоненты экскрементов животных, в частности мочевую кислоту и гуанин, который, как он обнаружил, получается из бесцветного кристаллического вещества, названного им пурином. Мочевая кислота была открыта значительно раньше (в 1776 г.) Карлом Вильгельмом Шееле, а в 1820 г. Фридлиб Фердинанд Рунге выделил кофеин. Однако Фишер доказал, что соединения эти имеют подобную структуру и могут быть синтезированы один из другого. Продолжая работать над этой темой вплоть до 1899 г., Фишер синтезировал большое число производных пуринового ряда, включая и сам пурин (1898 г.). Пурин – важное соединение в органическом синтезе, так как оно, как было открыто позднее, является необходимым компонентом клеточных ядер и нуклеиновых кислот.

После занятия в 1885 г. поста профессора химии в Вюрцбургском университете Фишер продолжил свои исследования пуриновых производных. Он также  интересовался проблемами стереохимии (пространственным расположением атомов) молекул сахаров. Применив принцип асимметрии атомов углерода (опубликованный в 1874 г. Якобом Вант-Гоффом), Фишер предсказал все возможные трансформации атомных структур для соединений класса сахаров; к 1890 г. он смог в лаборатории синтезировать маннозу, фруктозу и глюкозу.

В 1892 г. Фишер стал директором Химического института Берлинского университета и занимал этот пост до самой смерти. Расширив область исследования от сахаров до ферментов, он открыл, что ферменты реагируют только с веществами, с которыми они имеют химическое родство. Проводя исследования с белками, он установил число аминокислот, из которых состоит большинство белков, а также взаимосвязь между различными аминокислотами. Со временем он синтезировал пептиды (комбинации аминокислот) и классифицировал более сорока типов белков, основываясь на количестве и типах аминокислот, образовавшихся при гидролизе (химическом процессе разрушения, включающем расщепление химической связи и присоединение элементов воды).

Активный сторонник фундаментальных  исследований, Фишер проводил кампанию в защиту таких междисциплинарных проектов, как экспедиция по наблюдению за солнечным затмением для проверки теории относительности. Ориентируясь на политику Рокфеллеровского фонда, которая позволила направить деятельность американских ученых исключительно на фундаментальные исследования, Фишер в 1911 г. получил денежные средства для создания Института физической химии и электрохимии кайзера Вильгельма в Берлине. В 1914 г. он получил оборудование для создания Института исследований угля кайзера Вильгельма в Мюльгейме.

В 1902 г. Фишеру была вручена Нобелевская  премия по химии «в качестве признания  его особых заслуг, связанных с  экспериментами по синтезу веществ  с сахаридными и пуриновыми группами». Открытие Фишера гидразиновых производных, как оказалось, явилось блестящим решением проблемы получения сахаров и других соединений искусственным путем. Более того, его метод синтеза гликозидов внес определенный вклад в развитие физиологии растений. Говоря об исследованиях сахаров, Фишер в Нобелевской лекции заявил, что «постепенно завеса, с помощью которой Природа скрывала свои секреты, была приоткрыта в вопросах, касающихся углеводов. Несмотря на это, химическая загадка Жизни не может быть решена до тех пор, пока органическая химия не изучит другой, более сложный предмет – белки».

В 1888 г. Фишер женился на Агнессе  Герлах, дочери профессора анатомии Эрлангенского  университета, у них было трое сыновей. Его старший сын Герман стал профессором  биохимии Калифорнийского университета в Беркли. Жена Ф. умерла через семь лет после замужества. После длительных контактов в лаборатории с фенилгидразином у Фишера образовались хроническая экзема и желудочно-кишечные нарушения, что в 1919 г. привело его к смерти. Рихард Вильшеттер считал его «не имеющим равных классиком, мастером органической химии как в области анализа, так и в области синтеза, а в личностном отношении прекраснейшим человеком». В его честь Германское химическое общество учредило медаль Эмиля Фишера.

БУХНЕР (Buchner), Эдуард

20 мая 1860 г. – 13 августа 1917 г.

Нобелевская премия по химии, 1907 г.

В 1907 г. Бухнеру была присуждена Нобелевская  премия по химии «за проведенную  им научно-исследовательскую работу по биологической химии и открытие внеклеточной ферментации». Из-за смерти короля Швеции Оскара II церемония награждения была отложена, однако в письменном представлении от имени Шведской королевской академии наук К. А. X. Мернер обобщил противоречивые взгляды на процесс брожения, которым положили конец проведенные Бухнером исследования. «Пока брожение рассматривалось как выражение жизни, – писал Мернер, – мало было надежды на возможность более глубоко проникнуть в проблему протекания этого процесса». Вот почему «произошла сенсация, когда Бухнеру удалось показать, что спиртовое брожение может вызываться соком, выделенным из дрожжевых клеток, которые не содержат живых клеток... Недоступные до этого времени области теперь стали объектом химических исследований, а перед химической наукой открылись новые, ранее невиданные перспективы».

В Нобелевской лекции Бухнер описал свои открытия и отдал должное предшественникам и коллегам. «Мы все более убеждаемся в том, что клетки растений и животных подобны химическим фабрикам, – сказал он, – где в разных цехах производятся разные продукты. Энзимы в них выполняют роль контролеров. Наши знания об этих самых важных частях живых веществ постоянно увеличиваются. И хотя, возможно, нам еще далеко до цели, мы шаг за шагом приближаемся к ней».

Спустя два года после получения  Нобелевской премии Бухнер перешел  работать в университет в Бреслау (ныне Вроцлав, Польша), где стал заведующим кафедрой физиологической химии. Его последним академическим назначением было назначение в Вюрцбургский университет в 1911 г. С началом первой мировой войны Бухнер добровольно пошел на военную службу. В 1917 г., работая в чине майора медицинской службы в полевом госпитале в Румынии, он был ранен шрапнелью и умер в Фокшани 13 августа, пережив свою жену Лоту (Шталь) Бухнер, дочь математика из Тюбингена. От этого брака, заключенного в 1900 г., у них родились два сына и дочь.

ВАЛЛАХ (Wallach), Отто

27 марта 1847 г. – 26 февраля 1931 г.

Нобелевская премия по химии, 1910 г.

В 1910 г. Валлаху была присуждена Нобелевская  премия по химии «в знак признаний  его достижений в области развития органической химии и химической промышленности, а также за то, что он первым осуществил работу в области алициклических соединений». Представляя Валлаха от имени Шведской королевской академии наук, Оскар Монтелиус сказал: «Алициклический ряд приобрел с середины 80-х гг. такое значение, что выступает как равный по сравнению с тремя другими основными рядами в органической химии. Валлах внес в это больший вклад, чем любой другой ученый-исследователь». В своей Нобелевской лекции Валлах отдал должное своим предшественникам в этой области, особенно Якобу Берцелиусу и Фридриху Вёлеру, описал проделанную им работу и указал на некоторые проблемы, еще ждущие своего решения, в частности на вопрос о том, «какого рода химические процессы в организме растения вызывают образование эфирных масел».