Август Вильгельм фон Хофманн

Август Вильгельм фон Хофманн
Рожденный	( 1818-04-08 ) 8 апреля 1818 г. Гиссен , Германия
Умер	5 мая 1892 г. ) ( 1892-05-05 ) ( 74 года Берлин , Германия
Альма-матер	Университет Гиссена
Известный	Перегруппировка Гофмана Элиминация Хофмана Вольтаметр Гофмана Реакция Хофмана-Леффлера Перегруппировка Гофмана – Мартиуса Шаровидная модель
Супруги	Хелен Молденхауэр (1846) Розамонд Уилсон (1856) Элиза Молденхауэр (1866) Берта Тиманн (1873)
Награды	Королевская медаль (1854 г.) Медаль Копли (1875 г.) Премия Фарадея за лекции (1875 г.) Медаль Альберта (1881 г.)
Научная карьера
Поля	Органическая химия
Учреждения	Боннский университет Королевский химический колледж Имперский колледж Лондона Берлинский университет
Докторантура	Юстус фон Либих
Докторанты	Ричард Абегг Юджин Бамбергер Лазэр Эделяну Фриц Хабер Рудольф Хьюго Ницки Адольф Пиннер Фердинанд Тиманн Карл Фридрих фон Ауверс Макс Ле Блан

Август Вильгельм фон Хофманн (8 апреля 1818 г. - 5 мая 1892 г.) ) — немецкий химик , внесший значительный вклад в органическую химию. Его исследования анилина помогли заложить основу промышленности анилиновых красителей, а его исследования каменноугольной смолы заложили основу для его ученика Чарльза Мэнсфилда практических методов по извлечению бензола и толуола и превращению их в нитросоединения и амины . Открытия Хофмана включают формальдегид , гидразобензол , изонитрилы и аллиловый спирт . Он получил три этиламина и тетраэтиламмониевые соединения и установил их структурное родство с аммиаком .

После обучения у Юстуса фон Либиха в Гиссенском университете , Хофманн стал первым директором Королевского химического колледжа , ныне являющегося частью Имперского колледжа Лондона , в 1845 году. В 1865 году он вернулся в Германию, чтобы занять должность в Берлинском университете как преподаватель и исследователь. После своего возвращения он стал соучредителем Немецкого химического общества ( Deutsche Chemische Gesellschaft ) (1867). 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.

Хофманн получил несколько значительных наград в области химии, в том числе Королевскую медаль (1854 г.), медаль Копли (1875 г.) и медаль Альберта (1881 г.). В 1862 году он был избран членом Американского философского общества . Он был удостоен дворянства в день своего семидесятилетия. Его имя связано с вольтаметром Гофмана , перегруппировкой Гофмана , перегруппировкой Гофмана-Марциуса , элиминированием Гофмана и реакцией Гофмана-Леффлера .

Ранняя жизнь и образование

Хофманн, 1846 г.

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. 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 лабораторию Либиха в Гиссене в 1839 году. Август Вильгельм сменил учебу на химию и учился у Юстуса фон Либиха . Там он получил степень доктора философии в 1841 году. В 1843 году, после смерти отца, он стал одним из ассистентов Либиха.

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. Между тем он женился на Розамонде Уилсон (м. 13 декабря 1856 г.), а затем на Берте Тиманн (м. 11 августа 1873 г.). У него было одиннадцать детей.

Карьера

Королевский химический колледж в Лондоне

Хофманн на открытии Школы химии в Лондоне. Chimistes Celebres, мясной компании «Экстракт Либиха» , 1929 г. Коллекционная карточка

Будучи президентом Королевского общества в Лондоне, Альберт, принц-консорт королевы Виктории , был полон решимости способствовать научному прогрессу в Великобритании. 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. В 1845 году к Хофманну обратился сэр Джеймс Кларк , врач королевы Виктории, с предложением стать директором. При поддержке принца Альберта и финансировании из различных частных источников учреждение открылось в 1845 году, а его первым директором стал Хофманн.

Финансовое положение нового учреждения было несколько шатким. 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. 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 своего 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. Многие из мужчин, которые там учились, внесли значительный вклад в историю химии.

В 1853 году Королевский химический колледж стал частью государственного департамента науки и искусства в составе новой Горной школы, что дало ему возможность получать государственное финансирование на несколько более надежной основе. Однако со смертью принца Альберта в 1861 году учреждение потеряло одного из 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 ему обязан... Я чувствую, что ему я обязан своими возможностями в жизни». 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. 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.

Берлинский университет

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 главным основателем Немецкого химического общества (Deutsche Chemische Gesellschaft zu Berlin) (1867 г.) и пробыл его президентом 14 сроков.

Взносы

Работы Хофмана охватывали широкий спектр органической химии .

Органический синтез

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». 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. 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.

Каменноугольная смола и анилин

Первыми исследовательскими исследованиями Гофмана, проведенными в лаборатории Либиха в Гиссене, было изучение органических основ каменноугольной смолы . 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. их число входили Кианол , Карла Юлиуса Фриче , Анилин Кристаллин Унвердорбена Отто В и Николая Зинина Бензидам . 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 .

В то время как первичные, вторичные и третичные амины были стабильны при перегонке при высоких температурах в щелочных условиях, четвертичный амин - нет. При нагревании гидроксида четвертичного тетраэтиламмония получали 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.

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.

В 1856 году ученик Хофмана Уильям Генри Перкин пытался синтезировать хинин в Королевском химическом колледже в Лондоне, когда он обнаружил первый анилиновый краситель — мовеин . Это открытие привело к созданию широкого спектра искусственно созданных красок для текстиля, что произвело революцию в мире моды. Исследования Гофмана розанилина , который он впервые получил в 1858 году, положили начало серии исследований по красящим веществам. В 1863 году Гофман показал, что анилиновый синий является трифенильным производным розанилина, и обнаружил, что в молекулу розанилина можно вводить различные алкильные группы для получения красителей различного пурпурного или фиолетового цвета, которые стали известны как «фиалки Гофмана». В 1864 году Гофман подтвердил, что пурпурный цвет можно получить только окислением 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 . После своего возвращения в Германию Хофманн продолжил экспериментировать с красителями и, наконец, в 1887 году создал хинолиновый красный .

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).

разработал метод определения молекулярной массы жидкостей Гофман также по плотности паров . В 1859 году Хофман выделил сорбиновую кислоту из масла рябины — 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.

Молекулярные модели

Модель метана Хофмана

Вольтаметр Гофмана

Хофманн, очевидно, был первым, кто ввел молекулярные модели в органическую химию после введения Августом Кекуле теории химического строения в 1858 году и введения Александром Крамом Брауном печатных структурных формул в 1861 году. 7 апреля 1865 года он продемонстрировал 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. 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. 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.

Вольтаметр Гофмана

Вольтаметр Гофмана — прибор для электролиза воды , изобретенный Августом Вильгельмом фон Гофманом в 1866 году. Он состоит из трех 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 . электрод Внутри нижней части каждого из двух боковых цилиндров размещен платиновый , подключенный к положительной и отрицательной клеммам источника электричества. Когда ток пропускается через вольтаметр Гофмана, газообразный кислород образуется на аноде — газообразный водород , а на катоде . Каждый газ вытесняет воду и собирается в верхней части двух внешних трубок.

Публикации

Памятник Гофману в Берлине, разрушенный в 1944 году налетом британской авиации.

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.

Помимо научных работ, Гофманн писал биографические заметки и очерки по истории химии, в том числе исследование Либиха.

Награды и почести

Он был избран членом Королевского общества общества в 1851 году. Он был награжден Королевской медалью в 1854 году и медалью Копли в 1875 году «за его многочисленные вклады в химическую науку, и особенно за исследования производных аммиака». В 1888 году, когда ему исполнилось 70 лет, он был удостоен дворянства, что позволило ему добавить приставку «фон» перед своей фамилией.

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.

Дальнейшая жизнь

Хофманн умер в 1892 году и был похоронен на берлинском кладбище общин Доротеенштадт и Фридрихсвердер.

См. также

• История молекулы
• Хронология водородных технологий

Источники

• В эту статью включен текст из публикации, которая сейчас находится в свободном доступе : Чисхолм, Хью , изд. (1911). « Гофманн, Август Вильгельм фон ». Британская энциклопедия . Том. 13 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 563–564.
• Отчет о развитии химической промышленности за последнее десятилетие: подготовлен совместно с друзьями и специалистами . Том 1–3.1, Vieweg, Брауншвейг, 1875–1877 гг. Цифровое издание Университета и государственной библиотеки Дюссельдорфа.

Внешние ссылки

• Август Вильгельм фон Хофманн в «Найти могилу»