Август Вильгельм фон Хофманн (8 апреля 1818 г. - 5 мая 1892 г. [2] ) был немецким химиком , внесшим значительный вклад в органическую химию. Его исследования анилина помогли заложить основу промышленности анилиновых красителей, а его исследования каменноугольной смолы заложили основу для практических методов его ученика Чарльза Мэнсфилда по извлечению бензола и толуола и превращению их в нитросоединения и амины . Открытия Хофмана включают формальдегид , гидразобензол , изонитрилы и аллиловый спирт . [3] Он получил три этиламина и соединения тетраэтиламмония и установил их структурное родство с аммиаком .
После обучения у Юстуса фон Либиха в Гиссенском университете в 1845 году Хофманн стал первым директором Королевского химического колледжа , ныне являющегося частью Имперского колледжа Лондона . В 1865 году он вернулся в Германию, чтобы занять должность в Берлинском университете в качестве преподаватель и исследователь. После своего возвращения он стал соучредителем Немецкого химического общества ( Deutsche Chemische Gesellschaft ) (1867). [3] И в Лондоне, и в Берлине Хофманн воссоздал стиль лабораторного обучения, установленный Либихом в Гиссене, создав химическую школу, ориентированную на экспериментальную органическую химию и ее промышленное применение. [4]
Хофманн получил несколько значительных наград в области химии, в том числе Королевскую медаль (1854 г.), медаль Копли (1875 г.) и медаль Альберта (1881 г.). Он был избран членом Американского философского общества в 1862 году. [5] Он был удостоен дворянства в день своего семидесятилетия. [4] Его имя связано с вольтаметром Гофмана , перегруппировкой Гофмана , перегруппировкой Гофмана-Мартиуса , элиминированием Гофмана и реакцией Гофмана-Лёффлера .
Август Вильгельм Хофманн родился в Гиссене , Великое герцогство Гессен , 8 апреля 1818 года. Он был сыном Иоганна Филиппа Хофмана, тайного советника и провинциального архитектора при дворе Дармштадта. [6] В молодости он много путешествовал со своим отцом. Август Вильгельм поступил в Гиссенский университет в 1836 году .
Первоначально он занялся изучением права и филологии в Гиссене . Возможно, он заинтересовался химией, когда его отец расширил лаборатории Либиха в Гиссене в 1839 году. [4] Август Вильгельм изменил свои исследования на химию и учился у Юстуса фон Либиха . [7] [8] Там он получил докторскую степень в 1841 году. В 1843 году, после смерти отца, он стал одним из ассистентов Либиха. [9]
Его общение с Либихом со временем стало не только профессиональным, но и личным. И его первая жена, Хелен Молденхауэр (м. 12 августа 1846 г.), и его третья жена, Элиза Молденхауэр (м. 19 мая 1866 г.), были племянницами жены Либиха, Генриетты Молденхауэр. Сообщается, что Хофман ухаживал за Элизой после того, как дочь Либиха Йоханна отказала ему. [10] : 44, 318 Между тем он женился на Розамонде Уилсон (м. 13 декабря 1856 г.), а затем на Берте Тиманн (м. 11 августа 1873 г.) [1] [11] У него было одиннадцать детей. [7]
Будучи президентом Королевского общества в Лондоне, Альберт, принц-консорт королевы Виктории , был полон решимости способствовать научному прогрессу в Великобритании. [12] В 1845 году он предложил открыть в Лондоне школу практической химии по типу Королевского химического колледжа . К Либиху обратились за советом, и он рекомендовал Хофмана руководству нового учреждения. Хофманн и принц встретились, когда принц Альберт во время посещения своей альма-матер в Бонне обнаружил, что его старые комнаты теперь заняты Хофманном и его химическим аппаратом. [12] В 1845 году к Хофманну обратился сэр Джеймс Кларк , врач королевы Виктории, с предложением стать директором. [13] При поддержке принца Альберта и финансировании из различных частных источников учреждение открылось в 1845 году, а Хофманн стал его первым директором. [10] : 112
Финансовое положение нового учреждения было несколько шатким. [13] Хофманн принял эту должность при условии, что он будет назначен экстраординарным профессором в Бонне с отпуском на два года, чтобы он мог возобновить свою карьеру в Германии, если назначение в Англии не пройдет успешно. [14] Колледж открылся в 1845 году с 26 студентами на Ганновер-сквер, 16, а в 1848 году переехал в более дешевое помещение на Оксфорд-стрит, 299. Сам Хофманн отказался от бесплатного личного жилья на Ганновер-сквер и отказался от части своей зарплаты. Несмотря на столь непростой старт, на какое-то время учреждение добилось успеха и стало международным лидером в разработке анилиновых красителей. [13] Многие из мужчин, которые там учились, внесли значительный вклад в химическую историю. [15]
В 1853 году Королевский химический колледж стал частью государственного департамента науки и искусства в рамках новой Горной школы, что дало ему возможность получать государственное финансирование на несколько более надежной основе. [13] Однако со смертью принца Альберта в 1861 году институт потерял одного из своих самых значительных сторонников. Хофманн глубоко переживал потерю, написав в 1863 году: «Ранняя доброта [Альберта] оказала столь сильное влияние на судьбы моего существования. Год за годом я все глубже чувствую долг благодарности, которым я обязан ему... Я чувствую, что ему я обязан своими возможностями в жизни». [10] Без поддержки принца британское правительство и промышленность потеряли интерес к науке и технологиям. Решение Хофмана вернуться в Германию можно рассматривать как симптом этого упадка, и с его уходом Королевский химический колледж потерял свою направленность. [13] Позже Королевский химический колледж при Горной школе стал частью Имперского колледжа Лондона в рамках усилий по предотвращению отставания Британии от Германии в науке и технологиях. [16]
В 1864 году Гофману предложили кафедру химии в Боннском университете , а затем еще одну в Берлинском университете . Не торопясь с решением, какое предложение принять, Хофманн спроектировал лабораторные здания для обоих университетов, которые впоследствии были построены. В 1865 году он сменил Эйльхарда Мичерлиха в Берлинском университете на посту профессора химии и директора химической лаборатории. Он занимал эту должность до своей смерти в 1892 году. После своего возвращения в Германию Хофманн был основным основателем Немецкого химического общества (Deutsche Chemische Gesellschaft zu Berlin) (1867 г.) и пробыл его президентом 14 сроков. [3]
Работы Хофмана охватывали широкий спектр органической химии .
Хофманн внес большой вклад в разработку методов органического синтеза, которые зародились в лаборатории Либиха в Гиссене. Хофманн и Джон Блит были первыми, кто использовал термин «синтез» в своей статье «О стироле и некоторых продуктах его разложения» [17] [18] на несколько месяцев раньше, чем Кольбе использовал этот термин. То, что Блит и Хофманн назвали «синтезом», позволило им сделать выводы о составе стирола. Последующая статья Маспратта и Хофмана «О толуидине» описала некоторые из первых «синтетических экспериментов» (synthetische Versurche) в области органической химии. [19] Хотя конечной целью таких экспериментов было искусственное производство веществ природного происхождения, в то время такая цель была практически недостижима. Непосредственной целью метода было применение известных реакций к различным материалам, чтобы выяснить, какие продукты могут быть образованы. Понимание метода образования вещества было важным шагом на пути к его включению в развивающуюся таксономию веществ. Этот метод стал основой исследовательской программы Хофмана. Он использовал органический синтез как метод исследования, чтобы улучшить химическое понимание продуктов реакций и процессов, в результате которых они образуются. [9]
Первыми исследовательскими исследованиями Гофмана, проведенными в лаборатории Либиха в Гиссене, было исследование органических основ каменноугольной смолы . [20] Хофманн успешно выделил кианол и лейколь , основания, о которых ранее сообщил Фридлиб Фердинанд Рунге , и показал, что кианол почти полностью состоит из анилина, который, как ранее было показано, является продуктом разложения растительного красителя индиго . В своей первой публикации (1843 г.) он продемонстрировал, что множество веществ, которые в современной химической литературе были идентифицированы как полученные из каменноугольной нафты и ее производных, представляют собой одно азотистое основание - анилин. В их число входили Кианол , Анилин Карла Юлиуса Фриче , Кристаллин Отто Унвердорбена и Бензидам Николая Зинина . [9] Большая часть его последующих работ развила понимание природных алкалоидов.
Гофман провел аналогию между анилином и аммиаком . Он хотел убедить химиков, что органические основания можно описать как производные аммиака. Гофман успешно превратил аммиак в этиламин и соединения диэтиламин , триэтиламин и тетраэтиламмоний . Он был первым химиком, синтезировавшим четвертичные амины. Его метод превращения амида в амин известен как перегруппировка Гофмана . [20]
В то время как первичные, вторичные и третичные амины были стабильны при перегонке при высоких температурах в щелочных условиях, четвертичный амин - нет. Нагревание гидроксида четвертичного тетраэтиламмония дает пары третичного триэтиламина. Это стало основой того, что сейчас известно как элиминирование Гофмана — метода преобразования четвертичных аминов в третичные амины. Хофман успешно применил этот метод к кониину , холинергическому яду болиголова , чтобы получить первую структуру алкалоида. Его метод стал чрезвычайно значимым как инструмент для изучения молекулярной структуры алкалоидов и в конечном итоге был применен, среди прочего, к морфину, кокаамину, атропину и тубокурарину. Кониин в конечном итоге стал первым из алкалоидов, синтезированных искусственно. [20]
В 1848 году ученик Хофмана Чарльз Блахфорд Мэнсфилд разработал метод фракционной перегонки каменноугольной смолы и выделил бензол , ксилол и толуол , что стало важным шагом на пути к разработке продуктов из каменноугольной смолы. [3] [21]
В 1856 году ученик Хофмана Уильям Генри Перкин пытался синтезировать хинин в Королевском химическом колледже в Лондоне, когда он обнаружил первый анилиновый краситель — мовеин . [22] Это открытие привело к созданию широкого спектра искусственно созданных красочных текстильных красителей, что произвело революцию в мире моды. Исследования Гофмана розанилина , который он впервые получил в 1858 году, положили начало серии исследований по красящим веществам. [14] В 1863 году Хофманн показал, что анилиновый синий является трифенильным производным розанилина, и обнаружил, что в молекулу розанилина можно вводить различные алкильные группы для получения красителей различных пурпурных или фиолетовых цветов, которые стали известны как «фиалки Гофмана». [7] В 1864 году Хофманн подтвердил, что пурпурный цвет можно получить только путем окисления коммерческого анилина, в котором в качестве примесей присутствуют изомерные ортотолуидин и паратолуидин, а не из чистого анилина. Среди других учеников Хофмана, которые стали участвовать в британской промышленности красителей, - Эдвард Чемберс Николсон, Джордж Мол и Джордж Симпсон. [23] После своего возвращения в Германию Хофманн продолжил экспериментировать с красителями, наконец создав хинолиновый красный в 1887 году. [3]
Гофман изучал азотистые основания, включая разработку методов разделения смесей аминов и получения большого количества «полиаммиаков» (диаминов и триаминов, таких как этилендиамин и диэтилендиамин). Он работал с Огюстом Кауром над основаниями фосфора между 1855 и 1857 годами. Вместе с ним в 1857 году Гофман получил первый алифатический ненасыщенный спирт, аллиловый спирт , C3H5OH. Он также исследовал его производное, аллилизотиоцианат (горчичное масло), в 1868 году, и изучил различные другие изоцианаты и изонитрилы (изоцианиды или карбиламины). [3]
Гофман также разработал метод определения молекулярной массы жидкостей по плотности паров. В 1859 году Хофман выделил из масла рябины сорбиновую кислоту — химическое соединение , которое широко используется в качестве пищевого консерванта .
В 1865 году, вдохновленный Огюстом Лораном , Хофманн предложил систематическую номенклатуру углеводородов и их производных. Он был принят на международном уровне Женевским конгрессом с некоторыми изменениями в 1892 году. [3]
Хофман, по-видимому, был первым, кто ввел молекулярные модели в органическую химию после введения Августом Кекуле теории химического строения в 1858 году и введения печатных структурных формул Александром Крамом Брауном в 1861 году. 7 апреля 1865 года он продемонстрировал в институте молекулярные модели простых органических веществ, таких как метан, этан и метилхлорид, которые он сконструировал из разноцветных шаров для настольного крокета, соединенных между собой тонкими латунными трубками. [24] Первоначальная цветовая схема Хофмана ( углерод = черный, водород = белый, азот = синий, кислород = красный, хлор = зеленый и сера = желтый) превратилась в цветовую схему CPK и используется до сих пор. [25] После 1874 года, когда Вант-Гофф и Ле Бель независимо друг от друга предположили, что органические молекулы могут быть трехмерными, молекулярные модели начали принимать свой современный вид. [ нужна цитата ]
Вольтаметр Гофмана — прибор для электролиза воды , изобретенный Августом Вильгельмом фон Гофманом в 1866 году. [26] Он состоит из трёх соединенных между собой вертикальных цилиндров, обычно стеклянных. Внутренний цилиндр открыт сверху, что позволяет добавлять воду и ионные соединения для улучшения проводимости, например небольшое количество серной кислоты . Внутри нижней части каждого из двух боковых цилиндров размещен платиновый электрод , подключенный к положительной и отрицательной клеммам источника электричества. Когда ток пропускается через вольтаметр Гофмана, на аноде образуется газообразный кислород , а на катоде — газообразный водород . Каждый газ вытесняет воду и собирается в верхней части двух внешних трубок. [ нужна цитата ]
Хофманн говорил на нескольких языках и много публиковался, особенно о своих работах по каменноугольной смоле и ее производным. В 1865 году Хофманн опубликовал «Введение в современную химию» , в котором суммировал теорию типов и возникающие идеи о химической структуре. Теория типов смоделировала четыре неорганические молекулы: водород, хлористый водород, воду и аммиак, и использовала их в качестве основы для систематизации и классификации как органических, так и неорганических соединений, исследуя замену одного или нескольких атомов водорода на эквивалентный атом или группу. Сам Хофманн сосредоточился на исследовании аммиака, но в своей книге обсудил все четыре модели. В нем он также впервые ввел термин « валентность» в его более длинном варианте «квантвалентность» для описания объединяющей способности атома. Его учебник сильно повлиял на вводные учебники как в Европе, так и в США. [27]
Помимо научных работ, Гофманн писал биографические заметки и очерки по истории химии, в том числе исследование Либиха. [4]
Он был избран членом Королевского общества в 1851 году. Он был награжден Королевской медалью общества в 1854 году и медалью Копли в 1875 году «за его многочисленные вклады в химическую науку, и особенно за исследования производных аммиака». [28] В свой 70-й день рождения, в 1888 году, он был удостоен дворянства, что позволило ему добавить приставку «фон» перед своей фамилией. [4]
В 1900 году Немецкое химическое общество построило «Хофманн-Хаус» в Берлине, а в 1902 году учредило в его честь золотую медаль Августа Вильгельма фон Хофмана, присуждаемую за выдающиеся достижения в химии. Первыми лауреатами стали сэр Уильям Рамзи из Англии и профессор Анри Муассан из Парижа. [29]
Хофманн умер в 1892 году и был похоронен в берлинском Фридхоф-дер-Доротеенштедтишен и Фридрихсвердершен-Гемейнден. [30] [31]
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
