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 по производству 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 приготовил три этиламина и соединения тетраэтиламмония и установил их структурную связь с аммиаком .
После обучения у Юстуса фон Либиха в Гиссенском университете , Хофманн стал первым директором Королевского колледжа химии , ныне являющегося частью Имперского колледжа Лондона , в 1845 году. В 1865 году он вернулся в Германию, чтобы занять должность преподавателя и исследователя в Берлинском университете . После своего возвращения он стал одним из основателей Немецкого химического общества ( Deutsche Chemische Gesellschaft ) (1867). [3] И в Лондоне, и в Берлине Хофманн воссоздал стиль лабораторного обучения, установленный Либихом в Гиссене, способствуя созданию школы химии, сосредоточенной на экспериментальной органической химии и ее промышленных приложениях. [4]
Хофман получил несколько значительных наград в области химии, включая Королевскую медаль (1854), медаль Копли (1875) и медаль Альберта (1881). Он был избран членом Американского философского общества в 1862 году . [5] Он был удостоен дворянского звания в день своего семидесятилетия. [4] Его имя связано с вольтаметром Гофмана , перегруппировкой Гофмана , перегруппировкой Гофмана–Мартиуса , устранением Гофмана и реакцией Гофмана–Лёффлера .
Август Вильгельм Гофман родился в Гиссене , Великом герцогстве Гессен , 8 апреля 1818 года. Он был сыном Иоганна Филиппа Гофмана, тайного советника и провинциального архитектора при дворе в Дармштадте. [6] В молодости он много путешествовал со своим отцом. Август Вильгельм поступил в Гиссенский университет в 1836 году. [4]
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 сменил сферу деятельности на химию и учился у Юстуса фон Либиха . [7] [8] Он получил там докторскую степень в 1841 году. В 1843 году, после смерти отца, он стал одним из помощников Либиха. [9]
Его связь с Либихом в конечном итоге стала как личной, так и профессиональной. И его первая жена, Хелен Молденхауэр (м. 12 августа 1846), и его третья жена, Элиз Молденхауэр (м. 19 мая 1866), были племянницами жены Либиха, Генриетты Молденхауэр. Сообщается, что Хофман ухаживал за Элизой после того, как дочь Либиха Иоганна отвергла его. [10] : 44, 318 В промежутке он женился на Розамонде Уилсон (м. 13 декабря 1856), а позже на Берте Тиман (м. 11 августа 1873) [1] [11] У него было одиннадцать детей. [7]
Будучи президентом Королевского общества в Лондоне, Альберт, принц-консорт королевы Виктории , был полон решимости содействовать научному прогрессу в Британии. [12] В 1845 году он предложил основать школу практической химии в Лондоне по образцу Королевского колледжа химии . К Либиху обратились за советом, и он рекомендовал Хофмана на должность директора нового учреждения. Хофман и принц встретились, когда принц Альберт, посетив свою альма-матер в Бонне, обнаружил, что его старые комнаты теперь заняты Хофманном и его химическим оборудованием. [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, и Хофманн стал его первым директором. [10] : 112
Финансовое положение нового учреждения было несколько шатким. [13] Хофман принял 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 его назначение в Англию не будет успешным. [14] Колледж открылся в 1845 году с 26 студентами по адресу 16 Ганновер-сквер, переехав в более дешевое помещение по адресу 299 Оксфорд-стрит в 1848 году. Сам Хофман отказался от своего бесплатного личного жилья на Ганновер-сквер и отказался от части своей зарплаты. Несмотря на этот тернистый старт, учреждение на некоторое время стало успешным и стало международным лидером в разработке анилиновых красителей. [13] Многие из мужчин, которые там учились, внесли значительный вклад в историю химии. [15]
В 1853 году Королевский химический колледж стал частью правительственного Департамента науки и искусства при новой Горной школе, что позволило ему получать государственное финансирование на несколько более надежной основе. [13] Однако со смертью принца Альберта в 1861 году учреждение потеряло одного из своих самых значительных сторонников. Хофманн глубоко переживал эту потерю, написав в 1863 году: «Ранняя доброта [Альберта] оказала столь сильное влияние на судьбу моего существования. Год за годом я все глубже ощущаю долг благодарности, который я ему должен... именно ему, я чувствую, 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] Позднее Королевский химический колледж при Школе горного дела стал частью Имперского колледжа Лондона в рамках кампании по прекращению отставания Великобритании от Германии в области науки и технологий. [16]
В 1864 году Хофманну предложили кафедру химии в Боннском университете , а затем еще одну в Берлинском университете . Пока он не торопился, решая, какое предложение принять, Хофман спроектировал лабораторные здания для обоих университетов, которые впоследствии были построены. В 1865 году он сменил Эйльхарда Митчерлиха в Берлинском университете на посту профессора химии и директора химической лаборатории. Он занимал эту должность до своей смерти в 1892 году. После возвращения в Германию Хофман стал главным основателем Немецкого химического общества (Deutsche Chemische Gesellschaft zu Berlin) (1867) и прослужил 14 сроков в качестве его президента. [3]
Работы Хофманна 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], опередив использование термина Кольбе на несколько месяцев. То, что Блит и Хофманн называли «синтезом», позволило им сделать выводы о составе стирола . Последующая статья, «О толуидине » Муспратта и Хофманна , описала некоторые из первых «синтетических экспериментов» (synthetische Versuche) в области органической химии. [19]
Хотя конечной целью таких экспериментов было искусственное получение встречающихся в природе веществ, такая цель была непрактически достижима в то время. Непосредственной целью техники было применение известных реакций к различным материалам для обнаружения того, какие продукты могут быть образованы. Понимание метода образования вещества было важным шагом в его размещении в развивающейся таксономии веществ. Эта техника стала основой исследовательской программы Хофмана. Он использовал органический синтез как метод исследования, чтобы улучшить химическое понимание продуктов реакции и процессов, посредством которых они были образованы. [9]
Первые исследования Хофмана, проведенные в лаборатории Либиха в Гиссене, были посвящены изучению органических оснований каменноугольной смолы . [20] Хофман успешно выделил кианол и лейкол , основания, ранее описанные Фридлибом Фердинандом Рунге , и показал, что кианол был почти полностью анилином, который, как ранее было показано, был продуктом разложения растительного красителя индиго . В своей первой публикации (1843) он продемонстрировал, что множество веществ, которые были идентифицированы в современной химической литературе как получаемые из нафты каменноугольной смолы и ее производных, были все одним азотистым основанием, анилином. К ним относились кианол , анилин Карла Юлиуса Фрицше , кристаллин Отто Унфердорбена и бензидам Николая Зинина . [ 9] Большая часть его последующих работ еще больше развила понимание природных алкалоидов.
Хофманн провел аналогию между анилином и аммиаком . Он хотел убедить химиков, что органические основания можно описать в терминах производных аммиака. Хофманн успешно преобразовал 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 Хофмана . [20]
В то время как первичные, вторичные и третичные амины были стабильны при перегонке при высоких температурах в щелочных условиях, четвертичный амин не был. Нагревание четвертичного тетраэтиламмонийгидроксида давало пары третичного триэтиламина. Это стало основой того, что сейчас известно как элиминация Хофмана , метода превращения четвертичных аминов в третичные амины. Хофман успешно применил метод к кониину , холинергическому яду болиголова , чтобы вывести первую структуру алкалоида. Его метод стал чрезвычайно значимым как инструмент для изучения молекулярных структур алкалоидов и в конечном итоге был применен к морфину, кокамину, атропину и тубокурарину, среди прочих. Кониин в конечном итоге стал первым из алкалоидов, который был искусственно синтезирован. [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 колледже химии в Лондоне, когда он открыл первый анилиновый краситель , мовеин . [22] Это открытие привело к созданию широкого спектра искусственно созданных красочных текстильных красителей, что произвело революцию в мире моды. Исследования Хофмана розанилина , который он впервые получил в 1858 году, стали началом серии исследований красящих веществ. [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 Хофмана». [7] В 1864 году Хофманн подтвердил, что пурпурный цвет может быть получен только путем окисления коммерческого анилина, в котором в качестве примесей присутствуют изомерные ортотолуидин и паратолуидин, а не из чистого анилина. Другие ученики Хофманна, которые стали участвовать в британской индустрии красителей, включают Эдварда Чемберса Николсона, Джорджа Мола и Джорджа Симпсона. [23] После возвращения в Германию Хофманн продолжил экспериментировать с красителями, в конце концов создав хинолиновый красный в 1887 году. [3]
Хофманн изучал азотистые основания, включая разработку методов разделения смесей аминов и получение большого количества «полиаммоний» (диамины и триамины, такие как этилендиамин и диэтилендиамин). Он работал с Огюстом Каурсом над фосфорными основаниями между 1855 и 1857 годами. С ним в 1857 году Хофманн приготовил первый алифатический ненасыщенный спирт, аллиловый спирт , C3 H5OH. Он также исследовал его производное, аллил изотиоцианат (горчичное масло), в 1868 году и изучал различные другие изоцианаты и изонитрилы (изоцианиды или карбиламины). [3]
Хофманн также разработал метод определения молекулярной массы жидкостей по плотности паров. В 1859 году Хофманн 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 для углеводородов и их производных. Она была принята на международном уровне Женевским конгрессом с некоторыми изменениями в 1892 году. [3]
Хофманн, по-видимому, был первым, кто ввел молекулярные модели в органическую химию после введения Августом Кекуле теории химической структуры в 1858 году и введения Александром Крамом Брауном печатных структурных формул в 1861 году. На пятничной вечерней лекции в Лондонском Королевском институте 7 апреля 1865 года он продемонстрировал молекулярные модели простых органических веществ, таких как метан, этан и метилхлорид, которые он построил из разноцветных шаров для настольного крокета, соединенных вместе 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 даже сегодня. [25] После 1874 года, когда Вант-Гофф и Ле Бель независимо друг от друга предположили, что органические молекулы могут быть трехмерными, молекулярные модели начали приобретать свой современный вид. [ необходима цитата ]
Вольтаметр Гофмана — это аппарат для электролиза воды , изобретенный Августом Вильгельмом фон Гофманом в 1866 году. [26] Он состоит из трех соединенных вертикальных цилиндров, обычно стеклянных. Внутренний цилиндр открыт сверху, чтобы можно было добавлять воду и ионное соединение для улучшения проводимости, например, небольшое количество серной кислоты . Платиновый электрод помещается внутри дна каждого из двух боковых цилиндров, подключенных к положительному и отрицательному полюсам источника электричества. Когда ток проходит 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. [ требуется цитата ]
Хофманн был многоязычным и много публиковался, особенно о своей работе по каменноугольной смоле и ее производным. В 1865 году Хофманн опубликовал «Введение в современную химию» , обобщив теорию типов и новые 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 категоризации 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 обсудил все четыре модели в своей книге. В ней он также впервые ввел термин валентность , под его более длинным вариантом квантивалентность, чтобы описать объединяющую способность атома. Его учебник оказал сильное влияние на вводные учебники как в Европе, так и в Соединенных Штатах. [27]
В дополнение к своим научным работам Хофманн написал биографические заметки и очерки по истории химии, включая 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 науку химии, и особенно за его исследования производных аммиака». [28] В свой 70-й день рождения, в 1888 году, он был пожалован дворянским титулом, что позволило ему добавлять приставку «фон» перед своей фамилией. [4]
В 1900 году Немецкое химическое общество построило «Hofmann-Haus» в Берлине, а в 1902 году учредило Золотую медаль Августа Вильгельма фон Гофмана в его честь, которая вручалась за выдающиеся достижения в области химии. Первыми ее лауреатами стали сэр Уильям Рамсей 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 )
