Emil Fischer


Emil Fischer

Hermann Emil Fischer (1902)
Ehrengrab, Friedhof Wannsee, Lindenstraße, in Berlin-Zehlendorf

Hermann Emil Fischer (* 9. Oktober 1852 in Euskirchen; † 15. Juli 1919 in Berlin) gilt als Begründer der klassischen organischen Chemie und erhielt 1902 den Nobelpreis für Chemie für bahnbrechende Arbeiten auf dem Gebiet der Zuckerchemie. Die „Fischer-Projektion“ ist ein wichtiges Hilfsmittel bei der Festlegung räumlicher Molekül-Strukturen.

Fischer entdeckte das Phenylhydrazin und nutzte das Reagenz zur Bestimmung von Ketonen und Aldehyden in Zuckern. Er klärte die Stereochemie der Zuckermoleküle auf und synthetisierte Zuckermoleküle.

Fischer hat auch die Aminosäuren der Proteine untersucht und kleinere Peptide synthetisiert.

Er war Wegbereiter für die Synthese von Diethyl-Barbitursäure (Veronal®).

Biografie

Aufgewachsen in Euskirchen als Letztgeborener und einziger Sohn neben fünf Schwestern des Laurenz Fischer und seiner Ehefrau Julie Poensgen, Tante des Düsseldorfer Industriellen Carl Poensgen (1838–1921), absolvierte Emil Fischer 1869 als Primus Abitur. Zunächst wollte Fischer Mathematik und Physik studieren, was jedoch von seinem Vater abgelehnt wurde, der die Fächer als zu abstrakte und brotlose Kunst ansah. Eine Kaufmannslehre brach Fischer ab, um dann ab Ostern 1871 Chemie an der Universität Bonn zu studieren. Als Grund des Abbruchs nannte er selbst „völlige Begabungslosigkeit“, einige Biographen nennen gesundheitliche Gründe, aber es scheint damit auch ein Vater-Sohn-Konflikt verbunden gewesen zu sein. Sein Vater, der ein erfolgreicher Unternehmer war und die kaufmännische Laufbahn für seinen einzigen noch lebenden Sohn anstrebte, soll danach gesagt haben: „Der Junge ist zum Kaufmann zu dumm, er soll studieren“.[1]

Ab Herbstsemester 1872 studierte Fischer in Straßburg, wo er 1874 bei Adolf von Baeyer über die Acylierung von Phenolphthaleinfarbstoffen promovierte, nachdem er sein erstes Promotionsthema hatte abbrechen müssen, weil ihm beim Experimentieren eine wichtige Apparatur zu Bruch gegangen war. Bereits während des Studiums wurde einer seiner Dozenten, der Chemiker Friedrich Rose so von seinen analytischen Fähigkeiten beeindruckt, dass er den jungen Studenten mit der Analyse des Wassers einer Mineralquelle im Oberelsass beauftragt hatte. Mit einer Arbeit über Hydrazine wurde er 1878 in München habilitiert, und dorthin bereits 1879 als Professor für analytische Chemie berufen. Nach Zwischenstationen in Erlangen (1882-1884) und Würzburg (1885-1892) siedelte er 1892 nach Berlin über.

Eine Krebserkrankung, welche wahrscheinlich eine Folge seiner Arbeiten mit Phenylhydrazin war, und Depressionen nach dem Tod zweier seiner drei Söhne im 1. Weltkrieg bewogen ihn 1919 zum Freitod. Emil Fischer wurde in einem Ehrengrab auf dem Friedhof Wannsee, Lindenstraße beigesetzt.

Wissenschaftliches Werk

Emil-Fischer-Denkmal im Vorgarten des Max-Planck-Instituts für Zellphysiologie (dem heutigen Gebäude des Archivs der Max-Planck-Gesellschaft) in Berlin-Dahlem
Denkmal für Emil Fischer auf dem Robert-Koch-Platz in Berlin-Mitte

Fischer war ein Meister der Strukturaufklärung von Naturstoffen.

Die Auffindung des Phenylhydrazins verdankte Fischer einem Zufall als Praktikumsassistent in Straßburg. Bei der von einem Praktikanten durchgeführten Diazotierung wurden braune Zwischenprodukte erhalten. Fischer untersuchte die Reaktion mit Natriumsulfit und erhielt das gelbe Phenylhydrazin. Seine erste Abhandlung zum Phenylhydrazin schrieb er 1875.[2] Später schrieb er ausführliche Abhandlungen über diese Verbindung. [3] [4]

Mit Phenylhydrazin konnte Fischer auch Aldehyde und Ketone unterscheiden und als Phenylhydrazone charakterisieren.[5]

Zuckerchemie

Mit Phenylhydrazin konnte er die freie Carbonylgruppe von Zuckern derivatisieren, später im Jahr 1891 klärte er die Konfiguration von D-Glucose, D-Mannose und D-Arabinose auf. Die Schlussfolgerung zur Strukturaufklärung der Zucker ist als Fischerscher Beweis bekannt.

Die Bestimmung der Zuckermoleküle wurde durch mehrere Entdeckungen begünstigt:

  • 1. Phenylhydrazin als Nachweisreagenz für Aldehyde und Ketone (E. Fischer 1875)
  • 2. Kettenverlängerung um eine Kohlenstoffeinheit mittels Cyanhydrin.(Kiliani 1885, E. Fischer und O. Piloty [6])
  • 3. Reduktion der Lacton-Bindung mit Na-Amalgam (Emil Fischer 1889 [7]).
  • 4. Abtrennung von Zuckern durch Enzyme und Alkaloide [8] und Bestimmung der absoluten Konfiguration am asymmetrischen Kohlenstoffatom [9].
  • 5. Entwicklung einer Abbaumethode von Zuckern um ein Kohlenstoffatom nach A. Wohl[10].

Bei Untersuchungen der räumlichen Gestalt von Zuckermolekülen fand Fischer, dass Zucker in Gegenwart von Aceton auskristallisieren (Acetalbildung).[11] Die kristallinen Acetonverbindungen des Zuckers führten zu einem besseren räumlichen Verständnis der Zuckermoleküle. Von großer Bedeutung für die Stereochemie war die Theorie des asymmetrischen Kohlenstoffatoms nach der Theorie von Jacobus Henricus van't Hoff und Joseph Achille Le Bel. Auch die Waldensche Umkehr (Paul Walden) am optisch aktiven Kohlenstoffatom konnte in der Zuckerchemie nachgewiesen werden.

Aufgrund der vielen Erkenntnisse konnte er eine Totalsynthese von optisch aktiven Zuckern der Mannitreihe vornehmen und die Nomenklatur bearbeiten.[12].

Nur bei exakter Stereochemie der Zucker wurden diese von pflanzlichen und tierischen Körpern umgewandelt, so dass Fischer das Schlüssel-Schloss-Prinzip(1894) formulierte.[13]

Durch seine Arbeiten über die Stereochemie der Zucker und das optische Drehvermögen von Zuckerlösungen konnte er Van' t Hoffs Theorie zur Chiralität einen angemessenen Raum in der organischen Chemie geben. Nach Fischer wurden die Fischer-Nomenklatur und eine dreidimensionale Moleküldarstellungsmethode (Fischer-Projektion) benannt.

Aminosäuren, Peptide

Ab 1900 untersuchte Emil Fischer auch die Peptidsynthese. Damals waren erst 14 Aminosäuren bekannt, bis 1907 waren es bereits 19. Die Aminosäure Prolin wurde von Fischer aus Casein gewonnen.

In Fischers Arbeitsgruppe wurden etwa 100 Peptide hergestellt,[14][15] von denen das längste 17 Aminosäuren enthielt.[16] In späteren Jahren verbesserte sein Schüler E. Aberhalden die Peptidsynthese bedeutend.[17]

Weitere Entdeckungen

Weitere bedeutende Beiträge seiner Arbeitsgruppe waren die nach ihm benannte Fischersche Indolsynthese (1883) und die Synthese der Naturstoffe Koffein und Theobromin.[18] Später haben Fischer und B. Helferich Nukleoside und Nucleotide synthetisch dargestellt.[19][20]

In der chemischen Industrie wurde das von Fischer entdeckte Phenylhydrazin zur Herstellung von Medikamenten und Farbstoffen genutzt.

Das Antipyrin, ein erstes wichtiges Medikament der Chemieindustrie, war ein Kondensationsprodukt aus Phenylhydrazin und Essigester.

Die Herstellung des Farbstoffes Tartrazin wurde mit Phenylhydrazin möglich.

Zusammen mit Joseph Mehring synthetisierte Fischer die Diethyl-Barbitursäure (Veronal®).[21]. Das Veronal und das Phenobarbital finden auch heute noch als Schlafmittel Verwendung.

Fischer erhielt 1902 den Nobelpreis für Chemie „als Anerkennung des außerordentlichen Verdienstes, das er sich durch seine Arbeiten auf dem Gebiet der Zucker- und Purin-Gruppen erworben hat“.[22]

Der Lehrer

Im Jahre 1900 weihte er einen großen Neubau für das Organische Institut der Berliner Friedrich-Wilhelms-Universität ein. Fischer förderte bei seinen Studenten die ernste wissenschaftliche und korrekte Arbeit. Für das Patentjägertum und Erfindungen war ihm seine Arbeitskraft zunächst zu kostbar. Erst in späteren Jahren - insbesondere als Versorgungsengpässe im Rohstoffbereich im Ersten Weltkrieg auftraten - befasste er sich auch mit Fragestellungen aus der Chemieindustrie. Von der Entwicklung von chemischen Kampfmitteln hielt er sich jedoch fern. Fischer betrachtete den Weltkrieg als aussichtsloses Unternehmen und warnte vor den sozialen Gefahren.

Fischer wünschte sich mehr wissenschaftliche Freiheiten für hoch begabte Jungchemiker und setzte sich zusammen mit Harnack für die Gründung der Kaiser Wilhelm-Gesellschaft ein. Die Kooperation zwischen Wissenschaft und Industrie war ihm sehr wichtig.

Auch als Lehrer hatte Emil Fischer einen großen Einfluss. Seine Einführende Organische Vorlesung ist didaktisch von einem seiner ehemaligen Studenten Hans Beyer im Lehrbuch für Organische Chemie verewigt worden und stellt heute noch einen Teil des Grundkanons der Organischen Chemie da. Ein Studium der Chemie für Frauen lehnte er jedoch ab.

Namensgebungen und Gedenken

Name des historischen Hörsaals in Berlin
Gedenktafel in Erlangen

Noch heute sind in seiner Geburtsstadt Euskirchen das Emil-Fischer-Gymnasium sowie, wie auch in Leverkusen und Leuna, die Emil-Fischer-Straße, in Erlangen das Emil-Fischer-Zentrum (Sitz der Institute für Biochemie, für Pharmazie und Lebensmittelchemie und für Experimentelle und Klinische Pharmakologie und Toxikologie) sowie die Emil Fischer Graduate School und in Schwarzheide ein weiteres Gymnasium nach ihm benannt.

1921 schuf Fritz Klimsch ein Denkmal aus Sandstein für Fischer, das in der Nähe der ehemaligen Wirkungsstätte Fischers, dem I. Chemischen Institut der Friedrich-Wilhelms-Universität (heute Humboldt-Universität) in der Hessischen Straße, aufgestellt wurde. Diese Skulptur wurde im Zweiten Weltkrieg zerstört. 1952 schuf Richard Scheibe eine Nachbildung aus Bronze, die im Vorgarten des damaligen Max-Planck-Instituts für Zellphysiologie (1972 aufgelöst) an der Garystraße in Dahlem aufgestellt wurde. Von dieser Plastik wiederum wurde 1995 ein Zweitguss angefertigt, der auf dem Robert-Koch-Platz in Berlin-Mitte seinen Platz fand.

Der Hörsaal des früheren Chemischen Instituts der Humboldt-Universität trägt den Ehrennamen Emil-Fischer-Hörsaal.

In Erlangen ist an dem Haus, in dem er von 1882 bis 1885 gearbeitet hat, eine Gedenktafel errichtet worden. Außerdem existiert an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg ein Emil-Fischer-Centrum[23], in dem sich einige Lehrstühle aus dem Bereich Life Sciences zusammengeschlossen haben.

Die Gesellschaft Deutscher Chemiker verleiht für außerordentliche Verdienste auf dem Gebiet der Organischen Chemie die Emil-Fischer-Gedenkmünze.

Literatur

  • Günther Bugge: Das Buch Der Großen Chemiker, Verlag Chemie, Weinheim 1974, S. 408, ISBN 3-527-25021-2
  • Emil Fischer: Aus meinem Leben 1918
  • Karl Freudenberg: Fischer, Hermann Emil. In: Neue Deutsche Biographie (NDB). Band 5, Duncker & Humblot, Berlin 1961, S. 181 f. (Digitalisat).
  •  Frieder W. Lichtenthaler: Emil Fischers Beweis der Konfiguration von Zuckern: eine Würdigung nach hundert Jahren. In: Angewandte Chemie. 104, Nr. 12, 1992, S. 1577–1593, doi:10.1002/ange.19921041204.
  • Georg Lockemann: Geschichte der Chemie, 2. Band, Walter de Gruyter & Co., Berlin 1955, S. 72
  • Horst Remane. Emil Fischer. Leipzig, 1984.
  • Paul Walden: Geschichte der organischen Chemie seit 1880, Springer Verlag 1972, ISBN 3-540-05267-4
  • Alle Publikationen bei DFG-Nationallizenzen

Weblinks

 Commons: Hermann Emil Fischer – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
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Einzelnachweise

  1. Emil Fischer. Aus meinem Leben. Berlin, 1922, S. 45 (Buch auf zeno.org).
  2. Ber. dtsch. chem. Ges., 8, 589 (1875)
  3. Ber. dtsch. chem. Ges., 8, 1005 (1875), Ber. Dtsch. Chem. Ges., 8, 1587 (1875), Ber. Dtsch. Chem. Ges., 8, 1641 (1875), Ber. Dtsch. Chem. Ges., 9, 111 (1876), Ber. Dtsch. Chem. Ges., 9, 880 (1876), Ber. Dtsch. Chem. Ges., 9, 1840 (1876), Ber. Dtsch. Chem. Ges., 10, 1331 (1877)
  4. Ann. d. Ch., 190, 67 (1878), Ann. d. Ch., 199, 281 (1879), Ann. d. Ch., 212, 316 (1882)
  5. Ber. Dtsch. Chem. Ges., 17, 572 (1884)
  6. Lieb. Ann. d. Ch., 270, 64, (1892)
  7. Ber. d. Deut. Chem. Ges., 24, 2136 (1891)
  8. Ber. d. Deut. Chem. Ges., 23, 379 (1890)
  9. Ber. d. Deut. Chem. Ges. 27, 3211 (1897)
  10. Ber. d. Deut. Chem. Ges., 26, 730 (1893)
  11. Ber. d. Deut. Chem. Ges., 27, 1162 (1895), 48, 266 (1915)
  12. Ber. d. Deut. Chem. Ges., 27, 3222 (1894), 40, 102 (1907)
  13. Ber. d. Deut. Chem. Ges., 27, 3222 (1894), 27, 2986 (1894)
  14. Ber. d. Deut. Chem. Ges., 36, 3982 (1903)
  15. Ber. d. Deut. Chem. Ges., 37, 2486 (1904)
  16. Ber. d. Deut. Chem. Ges., 40, 1755, 1764 (1907)
  17. Ber. d. Deut. Chem. Ges., 64, 2070 (1931)
  18. Georg Lockemann: Geschichte der Chemie, S.76, Walther de Gruyter & Co., Berlin 1955
  19. Ber. d. Deut. Chem. Ges., 47, 210 (1914)
  20. Ber. d. Deut. Chem. Ges., 47, 3193 (1914)
  21. Georg Lockemann: Geschichte der Chemie, S.127, Walther de Gruyter & Co., Berlin 1955
  22. Informationen der Nobelstiftung zur Preisverleihung 1902 an Emil Fischer (englisch).
  23. Emil-FischerCentrum auf der Homepage der FAU Erlangen-Nürnberg.