Великие химики. Том 2

В Страсбург стали приезжать молодые химики, стажироваться в лаборатории большого ученого, овладевать искусством эксперимента в органической химии.

Байер продолжал изучать молекулярное строение индиго, барбитуровой кислоты, фталеинов, хлораля. Десятки удивительных красителей впервые появились в колбах самого Байера. Опыты продолжали его сотрудники, уточняли условия, получали вещества в больших количествах, анализировали, изучали свойства, чтобы в конечном итоге установить структуру их молекул.

В лаборатории Страсбургского университета Байер впервые получил фенолфталеин. В щелочной среде бесцветный раствор этого белого кристаллического соединения приобретал малиново-красный цвет. Вскоре фенолфталеин стал широко применяться в химии как индикатор. Байер определил его молекулярное строение и приступил к серии синтезов других красителей с подобной структурой.

Особенно большую известность получил краситель, синтезированный из фталевого ангидрида и резорцина. Его водный раствор был бледно-зеленого цвета, а при освещении отсвечивал желто-зеленым. С этим веществом, названным флуоресцеином, в лаборатории было много хлопот. Слуга часами мыл пробирки и склянки, но стекающая вода продолжала флуоресцировать. Вскоре весть о странных особенностях этого вещества разнеслась по Страсбургу. Все началось с того, что капли раствора случайно попали на волосы Эмиля Фишера. Несколько часов Фишер мылся в городской бане, — но все напрасно — с него продолжала стекать зеленоватая, сильно флуоресцирующая вода. В течение трех дней вода, вытекающая из сливных труб бани, тоже была желто-зеленой. Даже воды полноводного Рейна начали флуоресцировать. На берегу толпился народ. Люди удивлялись, восхищались и тревожились.

За это время у Байера появилось много друзей. Иногда после работы сотрудники лаборатории собирались на квартире ученого, благо дом, в котором жил Байер, находился рядом с лабораторией. За большим и шумным столом рассказывались веселые истории, шутки, пелись песни. Адельгейда любила эти веселые компании и умела оживлять их своим искусством отличной хозяйки. Эти молодые, влюбленные в науку люди сплотились в одну большую семью, в центре которой был профессор Байер [194] .

194

В числе учеников Байера были В. Н. Ипатьев (1867–1952), Эмиль Фишер и Отто Фишер, Вильгельм Кёнигс (1851–1906), Людвиг Клайзев (1851–1930), Пауль Фридлендер (1857–1923), Теодор Куртиус (1857–1928), Ганс Пехман (1850–1902), Рихард Эмиль Мейер (1846–1927), Альфред Эйхорн (1857–1917), Евгений Бамбергер (1857–1932), У. Г. Перкив мл., Герхард Крюсс (1859–1895), Э. Бухнер, Ф. К. Иоганнес Тиле (1865–1927), Вильгельм Мусманн (1861–1913), К. А. Гофманн, Р. Вильштеттер, Отто Димрот (1872–1940), Виктор Ротмунд (р. 1870), Г. Виланд,. В. Прандтль и многие другие.

Три года прожил ученый в Страсбурге. Но в начале 1875 года он получил приглашение занять место умершего профессора Либиха в Мюнхене и вскоре перебрался туда со всей семьей.

Устройство дома на улице Арцисштрассе Байер целиком яре доставил жене, а сам занялся (в который раз!) устройством лабораторий. Они размещались рядом с его домом и соединялись узким коридором с кабинетом ученого. Во дворе располагалась частная лаборатория Байера. Эта очень скромно оборудованная лаборатория впоследствии стала местом многих выдающихся открытий. В 1878 году Байер наконец добился заветной цели — синтезировал индиго. Еще в Страсбурге он был на пороге этого открытия. Байер нашел способ получения изатина из изатогеновой и о– нитрофенилуксусной кислот… А способ превращения изатина в индиго был известен давно [195] .

195

Наиболее выдающимся достижением Байера является синтез индиго и других красителей; работу над исследованием индиго он начал в 1865 г. и продолжал в течение 20 лет. Осуществив совместно с А. Эммерлингом частичный синтез индиго (индиготина), а в 1833 г. синтезировав изатин, Байер нашел метод получения этого красителя и определил его структуру. За работы по изучению структуры и синтезу красителей Байеру в 1905 г. была присуждена Нобелевская премия по химии. Об исследованиях Байера по синтезу красителей см.: Цукерман А. М., ЖВХО, № II, 616 (1975); Partington J. R., ук. соч., т. 3, с. 780–784; Быков Г. В. История органической химии: Открытие, ук. соч., с. 123–125, 148–150 и др.; Волков В. А. и др., ук. соч., с. 34–35; Штрубе В. Пути развития химии: в 2-х томах. Т. 2: От начала промышленной революции до первой четверти XX века. Пер. с нем. — М: Мир, 1984, с. 207–210.

В Мюнхен переехали двоюродные братья Эмиль и Отто Фишеры, чтобы закончить исследования, начатые в Страсбурге. Вскоре лаборатория Байера уже не вмещала всех практикантов, молодых химиков, приехавших работать под руководством большого ученого. Байер следил за работой каждого стажера, читал лекции, проводил собственные исследования.

В выходной день он вместе с женой и детьми бродил по окрестностям Мюнхена. Любимым местом были Баварские озера. Всей семьей бродили по лугам, ловили рыбу, купались теплыми летними днями в прозрачной воде. На время летних каникул отправлялись обычно в Альпы и снимали какой-нибудь дом в горах.

Лето 1881 года проходило, как обычно, весело и беспечно, и никто не подозревал, какой трагедией оно закончится. Байеры жили в маленькой швейцарской деревушке и каждый день совершали экскурсии в горы. Ганс и Отто были еще слишком малы для длительных прогулок и оставались дома, а Евгения и Франц ходили вместе с родителями. Но как-то Франц не захотел лазать по горам и тоже остался дома. В отсутствие родителей никаких происшествий не было, если не считать того, что какая-то собака укусила Франца. Никто не обратил внимания на незначительную ранку. Мать прижгла ее одеколоном, и об этом случае все забыли. Но спустя месяц Франц почувствовал себя плохо. Он с трудом глотал, у него болел затылок, глаза лихорадочно блестели.

— Немедленно возвращаемся в Мюнхен, — сказал Байер с тревогой. — Может быть, еще не поздно.

— Что с ним? — спросила жена дрожащим голосом.

— Боюсь, что это симптомы бешенства.

Но и в Мюнхене помочь Францу было невозможно. Болезнь быстро прогрессировала, и он умер в страшных муках. Родители не находили себе места от горя.

…Только спустя четыре года была найдена вакцина против бешенства. Луи Пастер заслужил вечную признательность человечества.

Но даже горе не могло заставить ученого прекратить работу. Байер упорно продолжал опыты по синтезу индиго. Он разработал методы получения красителя и даже пытался организовать промышленное производство, хотя синтетическое индиго «стоило пока очень дорого. Однако установленная структура молекулы индиго давала возможность искать и другие методы «го получения. Позже Карл Хойман разработал два новых метода синтеза индиго, и через несколько лет выращивать индигоферу перестали совсем, поскольку дешевый краситель можно было получать синтетическим путем.

Байер синтезировал и изучил ряд соединений, которые получаются при конденсации фенолов с альдегидами, аминами и другими соединениями. Много белых пятен оставалось к тому времени в области изучения структуры фталеиновых красителей и свойств ненасыщенных соединений. После того как Байеру удалось осуществить конденсацию соединений с двойной и тройной связью, у него родилась идея последовательно провести «многоступенчатую» концепцию с целью получения длинной цепи углеродных атомов, соединенных последовательно тройными и одинарными связями. Такая цепь, по его предположению, не могла содержать других элементов, следовательно, должна получиться новая полиморфная форма углерода — «гремучие алмазы». «Гремучих алмазов» Байер, конечно, не получил, но, применив представления Вант-Гоффа о пространственном строении углеродных атомов, создал свою знаменитую теорию напряжения [196] . Согласно этой теории, самыми стабильными являются соединения с пятью и шестью атомами в углеродном кольце. Эта теория дала объяснение особенностям химических свойств соединений, в молекуле которых атомы связаны в кольцо.

196

Байер был не только блестящим экспериментатором, но и талантливым теоретиком. В 1885 г. он опубликовал свою знаменитую «Теорию напряжения» — Spannungstheorie [Baeyer А., Ber., 18, 2269–2281 (1885)], в которой выделил шесть положений: «1. Углеродный атом, как правило, четырехвалентен. 2. Все четыре валентности равноценны между собой. 3. Эти четыре валентности равномерно распределены в пространстве и соответствуют углам правильного тетраэдра, вписанного в шар. 4. Атомы и группы, присоединенные с помощью этих четырех валентностей, не могут сами по себе меняться местами. Доказательство: имеются два а, b, b, d– тетразамещенных производных метана. Закон Ле Беля — Вант-Гоффа. 5. Углеродные атомы могут соединяться друг с другом одной, двумя или тремя валентностями. 6. Эти соединения образуют либо открытые, либо циклоподобные замкнутые цепи». К «почти общепринятым» шести положениям Байер добавляет: «7. Четыре валентности углеродного атома действуют в направлениях, которые связывают центр шара с углами тетраэдра и которые образуют друг с другом угол 109°28'. Это направление притяжения может отклоняться, что влечет за собой напряжение, возрастающее вместе с величиной отклонения». Именно вторая часть седьмого положения Байера и составляет ядро его «теории напряжения». Согласно этой теории, углеродный скелет циклических соединений рассматривался как плоский многоугольник. Напряжение в нем определялось как половина абсолютной величины разности между внутренним углом многоугольника и нормальным тетраэдрическим углом между углеродными атомами, равным 109°28'. На основе этой теории Байер объяснил, почему пяти- и шестичленные циклы наиболее устойчивы. «Теория напряжения» нашла поддержку (например, у О. Валлаха), но вызвала и возражения со стороны Е. Е. Вагнера, В. В. Марковникова, А. Вернера, С. С. Наметкина. Байер мужественно признал свои ошибки. Однако после принятия допущения о неплоском строении циклов (Г. Заксс, Е. В. М. Мор, Д. Бартон, О. Хассель) и деформации углов тетраэдра не только под влиянием образования цикла, но и при обычных реакциях замещения (К. К. Ингольд) почти все возражения против теории Байера были сняты. Байер существенно расширил и развил стереохимию и стимулировал введение в нее динамических представлений (Мусабеков Ю. С, Черняк А. Я., ук. соч., с. 233–234). О «теории напряжения» см.: Джуа М., ук. соч., с. 288–290; Быков Г. В. История стереохимии органических соединений. — М.: Наука, 1966, с. 101–146.

При дальнейшем развитии теории и сравнении свойств ароматических соединений, Байер пришел к выводу, что ни одна из созданных до тех пор формул не отражает полностью и точно свойства основного представителя ароматических веществ — бензола. Тогда он предложил новую формулу бензола [197] .

Этот период жизни Байера был особенно напряженным, часто мучительным, сопровождающимся многими «зигзагами» — длительными возвращениями к уже пройденному, «прыжками» вперед… И одновременно обычная трудовая жизнь — лекции, занятия со студентами, экзамены. Лекции Байера совсем не походили на изысканные по форме лекции его предшественника — Юстуса Либиха. «Я бросаю людей в море, и пусть выплывают кто как может», — образно говорил Байер, когда речь заходила о его лекциях. Он давал детальное описание сложных органических синтезов, множество формул. Байер хорошо знал: чтобы понять сложный процесс превращения органических соединений, необходимо зрительное представление. Поэтому его лекции сопровождались многочисленными демонстрациями. Часто Байер приводил смешные сравнения, комические аналогии. Но все это помогало студентам понять и запомнить материал. Например, в лекции о крахмале, затронув вопрос о его гидролизе различными ферментами, Байер сказал самым серьезным тоном:

197

В 1887 г. одновременно с Г. Э. Армстронгом (1848–1937) Байер предложил центрическую формулу бензола, которая наиболее близка к современной электронной формуле (Partington J. R., ук. соч. т. 3, с. 802 —.805).

— Такой фермент содержится и в слюне. Если в течение нескольких минут жевать рисовую кашу, в ней можно обнаружить вещество, полученное при гидролизе крахмала, — глюкозу. Сейчас вы сами сможете убедиться в гидролитической способности фермента слюны. Думаю, наш лаборант господин Бернард не откажет в любезности и продемонстрирует нам это.

Бернард подошел к кафедре. Байер достал из-под стола большое фарфоровое блюдо с рисовой кашей и протянул Бернарду.

— Сейчас господин Бернард хорошенько прожует кашу, а мы потом убедимся, что в ней содержится глюкоза.

Это было настолько необычно, что студенты не могли удержаться от смеха.

Овладевать тонкостями химической науки приезжало в; Мюнхен все больше и больше молодых химиков не только из Германии, но и из Европы. В лаборатории синтезировали новые вещества, разрабатывали экономические методы их получения, изучали структуру, а вечерами, как и в Страсбурге, собирались в доме Байера. Адельгейда приглашала на эти вечера не только химиков, приходили художники, поэты, философы, ученые.

…Годы шли незаметно. Старшая дочь Евгения давно вышла замуж за профессора Оскара Пилоти [198] . Ганс и Отто тоже нашли свою дорогу в жизни. Появились внуки…

198

Оскар Пилоти (1866–1915) — немецкий химик, биолог и медик, с 1899 г. профессор Мюнхенского университета; занимался изучением красящего вещества крови, в 1891 г. совместно с Э. Фишером получил рибозу.