В 1878 году Эмилю Фишеру было присвоено ученое звание доцента. На следующий год он уже заведовал аналитическим отделением в Мюнхенском университете. Тогда же Эмиль и Отто Фишер установили строение розанилина и парарозанилина и доказали их связь с трифенилметаном, для получения которого предложили новый способ — диазотирование паралейканилина.
С 1882 года Эмиль провел систематическое исследование соединений пуриновой группы. При обработке органических кислот пятихлористым фосфором были получены соответствующие хлориды, которые обладали повышенной реакционной способностью и могли легко превращаться в производные органических кислот. Так, Фишер сумел получить из мочевой кислоты трихлорпурин, а при последующей его обработке едким кали и йодистым водородом — ксантин. При метилировании ксантина Фишер получил кофеин — бесцветное, горькое на вкус кристаллическое вещество, которое содержится в зернах кофе и листьях чая. Синтезированное вещество было полностью идентично природному кофеину, оно оказывало такое же возбуждающее действие, как и природный продукт.
Успехи Фишера постепенно стали известны и получили признание за пределами Германии. В 1883 году ему предложили возглавить исследовательскую лабораторию в компании «Баденские анилиновые и содовые фабрики» с фантастическим годовым жалованием в 100000 марок. Однако Фишер отклонил это предложение, так как для него «…была привлекательнее… академическая деятельность, предоставляющая полную свободу для научной работы».
Эмиль принял предложение занять должность профессора в Эрлангене. На пути в этот город он разговорился с профессором Якобом фон Герлах и его дочерью Агнес. Фишер тогда и подумать не мог, что в конце февраля 1888 года Агнес станет его женой. В конце того же года у Фишеров родился сын. По немецкому обычаю ему дали несколько имен — Герман-Отто-Лоренц.
В 1885 году Фишер стал профессором Вюрцбургского университета. Несмотря на перемены, которые внесли в жизнь Фишера женитьба и рождение ребенка, интенсивная исследовательская деятельность его не прекращалась. Разработав и усовершенствовав ряд методов синтеза и анализа органических соединений, великий мастер эксперимента сумел добиться больших успехов.
Исследование сахаров Фишер с учениками начал в 1884 году и продолжал до 1899-го. Путем конденсации глицеринового альдегида Фишер и Тафель получили смесь сахарообразных веществ, из которой в 1890 году с помощью фенилгидразина выделили альфа- и бета-акрозу.
После синтеза акрозы, сотрудники Фишера начали осуществлять сложные и многоступенчатые синтезы природных сахаров — маннозы, фруктозы и глюкозы. Эти успехи принесли Фишеру и международное признание. В 1890 году Английское химическое общество наградило его медалью Дэви, а научное общество в Упсале избрало своим членом-корреспондентом. В том же году Немецкое химическое общество пригласило ученого выступить в Берлине с докладом об успехах в области синтеза и изучения сахаров.
Как указывается в книге «Биографии великих химиков»: «Исследования природы сахаров позволили выяснить строение моносахаридов. Фишер и другие химики показали, что моносахариды можно представить как продукты окисления многоосновных спиртов. Исходя из этого, можно разделить моносахариды на альдозы и кетозы. Фишер открыл взаимодействие моносахаридов с фенилгидразином и впервые ввел эту одну из важнейших реакций в химию сахаров. Это позволило Фишеру объяснить пространственное строение моносахаридов и тем самым продолжить разработку систематики углеводов, углубляя в то же время стереохимические представления. Циангидрин (оксинитрил) ученый использовал также для своих замечательных синтезов сахаров».
Продолжая работать с соединениями пуриновой группы, Фишер 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. К 1899 году Фишер синтезировал большое число производных пуринового ряда, включая и сам пурин (1898). Пурин — важное соединение в органическом синтезе, так как оно, как было открыто позднее, является необходимым компонентом клеточных ядер и нуклеиновых кислот.
В 1892 году Фишер стал директором Химического института Берлинского университета и занимал этот пост до самой смерти. Научные успехи окрыляли Фишера, но все больше и больше удручали семейные невзгоды. Мальчики часто болели, а вскоре после рождения третьего сына в 1895 году жена умерла от менингита.
Но горе не сломило ученого. Поручив заботу о сыновьях преданной экономке и опытным учителям, Фишер с головой ушел в работу. 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.
В 1902 году 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 Фишером 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».
Продолжая изучение строения белковых тел, Фишер 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). В 1907 году ученый получил синтетически октадекапептид, построенный из восемнадцати молекул различных аминокислот.
В последние годы жизни кроме белков Фишер изучал дубящие вещества и депсиды — эфирообразные соединения двух молекул ароматических оксикарбоновых кислот.
Свои открытия ученый оформил в нескольких монографиях: «Исследования аминокислот» (1906), «Введение в изготовление органических препаратов» (1906), «Исследование углеводов и ферментов» (1909–1919), «Полипептиды и белки» (1919).
В 1912 году Немецкое химическое общество учредило медаль Эмиля Фишера, которой раз в два года награждаются ученые за выдающиеся исследования по органической химии. В том же году для исследовательской работы Фишера в Берлин-Далеме была построена самая большая в мире химическая лаборатория. В 1914 году он получил оборудование для создания Института исследований угля кайзера Вильгельма в Мюльгейме.
С началом Первой мировой войны для Фишера наступили тяжелые дни: из трех сыновей остался в живых лишь один — старший сын Герман, ставший профессором биохимии Калифорнийского университета в Беркли.
К личным переживаниям присоединились трудности с исследовательской деятельностью: работа в лаборатории была приостановлена из-за того, что не хватало химикатов. Тяжелая, неизлечимая болезнь все чаще давала о себе знать и отнимала последние силы. После длительных контактов в лаборатории с фенилгидразином у Фишера образовались хроническая экзема и желудочно-кишечные нарушения. Фишер отчетливо осознавал, что его ждет, но он не страшился смерти. Он спокойно привел в порядок все свои дела, закончил работу над рукописями, успел завершить и свою автобиографию, хотя и не дождался ее выхода в свет. Эмиль Фишер скончался 15 июля 1919 года.
СВАНТЕ АРРЕНИУС
(1859–1927)
История возникновения теории электролитической диссоциации связана с именем шведского физико-химика Аррениуса. Он был разносторонним ученым: его перу принадлежит более двухсот научных работ в области химии, физики, геофизики, метеорологии, биологии, физиологии.
Сванте Август Аррениус родился 19 февраля 1859 года в имении Вейк, расположенном близ Упсалы, на берегу озера Малар. Его отец служил управляющим имения и одновременно работал казначеем Упсальского университета. Уже в три года мальчик научился читать! Сначала он обучался в кафедральном училище, а затем, по просьбе Сванте, отец перевел его в реальную гимназию. Значительно опережавший в развитии сверстников, мальчик скучал на уроках.
Наконец, окончив гимназию, Сванте поступил в Упсальский университет. Основной его специализацией стала физика, а дополнительной — математика. Аррениус очень много занимался самостоятельно и вскоре создал собственный стиль работы, который значительно выделял его среди других физиков Упсальского университета того времени. Он не сработался с Талоном, выдающимся физиком-экспериментатором. В результате этих разногласий Аррениус покинул Упсалу и направился в 1881 году к Э. Эдлунду в Стокгольмскую Академию наук.
Эдлунд быстро оценил способности молодого ученого и назначил его своим первым помощником. Дебютная ученая работа Аррениуса была посвящена шаровой молнии. Затем он занялся изучением электропроводности сильно разбавленных водных растворов. В мае 1883 года после длительной экспериментальной проверки Аррениус пришел к выводу, что причиной увеличения электропроводности растворов при разбавлении является вода.
Как рассказывает Ю.И. Соловьев: «Данные, полученные при измерении электропроводности водных растворов электролитов различной концентрации, позволили С. Аррениусу сделать смелый вывод: молекулы электролита диссоциируют на ионы без воздействия тока, причем степень диссоциации растет с разбавлением. Как сейчас нам представляется, это был, казалось бы, очевидный и простой вывод из экспериментальных данных. Но совершенно не простым он был для С. Аррениуса, ибо этот вывод разрушал твердые, "как гранит", традиционные представления о состоянии молекул солей, кислот и оснований в растворе».