Герман Эмиль Фишер

Биография

Нобелевская премия по химии, 1902 г.

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.

Среди его многочисленных премий и наград были медаль Дэви Лондонского королевского общества, прусский орден «За заслуги» и орден Максимилиана за заслуги в искусстве и науке. Он был почетным доктором университетов Осло, Манчестера, Брюсселя и Кембриджа. Являлся членом Прусской академии наук и президентом Германского химического общества. Фишер создал крупную научную школу. Среди его учеников – Отто Дильс, Адольф Виндаус, Фриц Прегль, Отто Варбург.

Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия: Пер. с англ.– М.: Прогресс, 1992.

Фишер был не только одним из преобразователей органической химии. Эта наука обязана ему новыми горизонтами - он впервые определил методы и принципы нового направления - биоорганической химии-направления, которое окончательно оформилось лишь в наши дни.

Эмиль Германн Фишер родился 9 октября 1852 г, в Ойскирхене, недалеко от Бонна (Германия). Уже в гимназиях Ветцлара и Бонна он проявил незаурядные способности к естественным наукам. После долгих споров с отцом Эмиль и его двоюродный брат и друг Отто Фишер поступили в 1871 г. в Боннский университет, где слушали лекции А. Кекуле. Однако уже в 1872 г. братья перешли в Страссбургский университет - их привлекали не высоты теории, а блестящая лаборатория А. Байера.

В 1875 г. Фишер завершил докторскую диссертацию по фталеинам-красителям, открытым Байером, в лаборатории которого Эмиль и Отто Фишеры сделали свое первое открытие - синтезировали фенилгидразин, который был использован как реактив на альдегиды и кетоны. Байер предложил Эмилю место ассистента, и до 1879 г. судьба молодого химика оказалась связанной со Страссбургским университетом. Здесь, а затем в Мюнхене, где Фишер работал до 1882 т., он разрабатывал начатые совместно с братом вопросы химии красителей розанилинов. Именно в эти годы он не только освоил тончайшие экспериментальные методы но и научился планировать эксперименты, строя их в соответствии с логикой избранного направления.

В 1882 г. в Эрлангенском университете Фишер впервые обратился к биохимической тематике, приступив к исследованию строения пуриновых соединений, - почти безнадежной задаче с позиций химии XIX в. Исследования строения соединений пуриновой группы завершились синтезом ряда интересных физиологически активных производных пурина - кофеина, теобромина, ксантина, гипоксантина, гуанина и аденина (1897 г.). В 1898 г. Фишер впервые получил пурин, а через год закончил незавершенный Байером синтез мочевой кислоты, оксипроизводного пурина.

В 1884 г. Фишер приступил к исследованиям углеводов. Эти работы, проводимые им совместно с многочисленными учениками и сотрудниками, фактически превратили химию сахаров из разрозненных исследований в систематизированную науку. Углеводы получили номенклатуру (используемую и по сей день), для них были разработаны рациональные формулы. Фишер синтезировал значительное число разнообразных моно- и дисахаридов, доказал возможность перехода одних Сахаров -в другие; создал их рациональную классификацию. Применяя конденсацию глицеринового альдегида и другие методы, он (совместно с Ю. Тафелем) получил смесь сахарообразных веществ, из которой с помощью фенилгидразина выделил акрозы; а-акроза оказалась тождественной метиленитану - сахаристому веществу, полученному в 1861 г. А.М. Бутлеровым. В 1890 г. Фишер с помощью разработанного им метода синтезировал из гдицерозы и формальдегида виноградный и фруктовый сахара, а в 1893 г. предложил новый метод синтеза глюкозидов из спирта и Сахаров, получил большое число глюкозидов.

В 1894 г. Фишер открыл новую страницу в истории химии и биологии. Он использовал для решения чисто химических проблем свойства биокатализаторов-ферментов. При этом ему удалось показать, что ферментативная активность зависит от строения субстрата; возникло знаменитое правило - фермент, должен подходить к субстрату как ключ к замку. Способность ферментов расщеплять лишь один из синтетических стереоизомеров была использована Фишером для создания метода разделения стереоизомеров, с успехом использованного им при изучении химии белковых веществ.

Работы по белкам были вершиной творчества Фишера. Он приступил к изучению принципов строения самых сложных органических веществ уже будучи всемирно известным учёным. К работе над белками в 1899 г. его привлёк известный немецкий биохимик А. Коссель. В исследованиях аминокислот, полипептидов и белков в наибольшей степени нашла выражение та черта Фишера, которая может быть названа "нормативностью". Высказав предположение, что белки являются продуктами соединения аминокислотных остатков, Фишер приступил к выяснению способа соединения последних между собой. По существу он создал заново синтетическую и аналитическую химию аминокислот; разработал многочисленные методы синтеза D - и L-аминокислот. Используя созданный им эфирный метод анализа аминокислот, он провел первые в истории науки исследования аминокислотного состава белков, открыл валин, пролин, оксипролин. Затем Фишер перешел к попыткам соединения аминокислот в полимерные производные. Для синтеза таких полиаминокислот (названных им пептидами и полипептидами ) он разработал разнообразные методы, многие из которых до сих пор находят применение в лабораторной практике. Ему удалось в 1902 г. получить (совместно с Э. Фурно) первый чистый дипепт - соединение двух аминокислотных остатков. Впоследствии им был синтезирован 18-членный полипептид, включавший аминокислотные остатки двух типов. Синтезированные пептиды Фишер сравнивал с пептидами, полученными при осторожном частичном гидролизе белков. В результате он доказал, что белки представляют собой полипептиды, состоящие из аминокислотных остатков, соединенных между собой пептидной связью -СО -NH -. В последние годы жизни он исследовал дубильные вещества, показав, что они являются производными дигалловой кислоты. Лаборатория Фишера была замечательной интернациональной школой. Среди его учеников некоторые отмечены Нобелевскими премиями - О. Дильс, А. Виндаус, Ф. Прэгль, О. Варбург, не считая "учеников его учеников", нобелевских лауреатов второго поколения, - А. Бутенандта, К. Альдера, Г. Кребса, Г. Теореля. Кроме Нобелевской премии 1902 г., он был удостоен множества наград, избранием своим членом его почтили многие научные общества и академии. В 1899 г. он был избран иностранным чл.-корр. Петербургской Академии наук. Еще при жизни Фишера, в 1912 г. Немецкое химическое общество, президентом которого он состоял в течение ряда лет, учредило медаль Эмиля Фишера, которой pаз в 2 года награждаются химики за выдающиеся достижения в области органической химии. Первая мировая война прервала научную деятельность Фишера. После 1914 г. его работы утратили тот блеск и широту, которыми они славились в его многонациональной лаборатории. Война была трагичной и для самого Фишера - на фронте погибли двое его сыновей. Хотя после войны он возобновил научные исследования, но развившийся у него рак и тяжелое душевное состояние привели к трагическому концу -15 июля.1919 г. Эмиль Фишер ушел из жизни; его могила находится в западноберлинском районе - Ванзее.