Фишер, герман эмиль

Содержание

Эмиль Фишер
Герман Эмиль Фишер
Родился	9 октября 1852 г. Ойскирхен, Германия
Умер	15 июля 1919 г. Берлин, Германия
Резиденция	Германия
Национальность	Немецкий
Поле	Химик
Учреждения	Мюнхенский университет (1875-81) Университет Эрлангена (1881-88) Вюрцбургский университет (1888-92) Берлинский университет (1892-1919)
Альма-матер	Боннский университетСтрасбургский университет
Научный руководитель	Адольф фон Байер
Известные студенты	Альфред Сток Отто Дильс
Известен	Изучение сахаров и пуринов
Известные призы	Нобелевская премия по химии (1902 г.)

Герман Эмиль Фишер (9 октября 1852-15 июля 1919), более известный как Эмиль Фишер, был блестящим немецким химиком, открывшим эру биохимии, прояснив структуру сахаров и ферментов и продемонстрировав способ их образования. Он впервые синтезировал многие природные вещества, включая глюкозу, кофеин и мочевую кислоту. Он синтезировал несколько аминокислот и создал из них небольшие цепочки в качестве предшественников образования белка. Он предложил механизм «замок и ключ», чтобы объяснить, как ферменты могут катализировать одни реакции, но не другие. Он был удостоен Нобелевской премии по химии в 1902 году.

Изучение ферментов и белков

В 1892 г. в основном благодаря обширным исследованиям сахаров и пуринов, Фишер сменил Хофмана на посту профессора Берлинского университета, который в то время являлся крупнейшим и самым престижным химическим институтом Германии. Его стараниями Берлин стал одним из передовых мировых научных центров. Фишер руководил работой сотен учеников и коллег из Европы, Северной Америки и Японии.

Там же немецкий химик приступил к изучению ферментов и белков. Глубокое исследование сахаров включало процесс их преобразования дрожжами, и он обнаружил, что из известных стереоизомеров глюкозы только некоторые могут расщепляться ферментами. Поскольку эти изомеры отличались только их пространственными свойствами, Фишер пришел к выводу, что фермент в дрожжах для взаимодействия с молекулой сахара также должен иметь определенную пространственную ориентацию

Молекулярная асимметрия имеет важное значение, поскольку она влияет на трансформации в организме

Продолжая изучать углеводы, с 1908 года Фишер исследовал танины, галлиевую кислоту, производные сахаров. В 1912 г. он показал, что танины не являются глюкозидами, а сложными эфирами и синтезируют пентадигаллоилглюкозу, которая обладает свойствами танина. В 1918 году он установил состав китайского танина в виде пентаметадигаллоилглюкозы. Он также синтезировал гептатрибензоилгаллоил-p-йодфенилмальтосазон. Эта производная мальтозы имела молекулярную массу 4021, намного превышавшую характеристику любого синтетического продукта.

В 1899–1908 гг. химик Эмиль Фишер внес огромный вклад в знание о белках. Он стремился к анализу эффективных методов разделения и идентификации отдельных аминокислот, обнаружения их новых типов, циклических аминокислот пролина и оксипролина. Фишер также изучал синтез белков, получая различные аминокислоты в оптически активной форме и соединяя их. Он смог установить тип связи, который соединял бы их в цепи, а именно пептидную связь, и с помощью этого получил дипептиды, а затем трипептиды и полипептиды.

В 1901 г. в сотрудничестве с Фурно Эмиль Фишер открыл синтез дипептида, глицил-глицина, и в том же году опубликовал свою работу по гидролизу казеина. В лабораторных условиях он получал аминокислоты, встречающиеся в природе, и открывал новые. Его синтез олигопептидов завершился октодекапептидом, который обладал многими характеристиками природных белков. Это и последующие работы привели к лучшему пониманию белков и заложили основы для дальнейшего их изучения.

Таким образом, Фишер участвовал в определении химической структуры ферментов и белков. Ему было известно, что белки состоят из аминокислот, но немецкий ученый предположил, что аминокислоты в белках связаны между собой амидными связями, названными им пептидными. Он установил присутствие этого класса молекул в белках, разработав синтетические методы создания длинных цепочек аминокислот. Они удерживались пептидными связями и образовывали вещества, похожие на белок. В 1907 году он создал полипептид с 18 аминокислотами и показал, что его можно разрушить ферментами так же, как и природный белок.

В дополнение к этому Фишер изучал ферменты и химические вещества в лишайниках, которые он находил во время своих частых походов в Шварцвальд, а также вещества, используемые в дублении, а в последние годы жизни и жиры.

Фишер признавал сложность белков. Даже его простые пептиды имели множество изомеров, и было чрезвычайно сложно установить строение и структуру любого белка. К 1905 году он дифференцировал 29 полипептидов и проверил их взаимодействие с различными ферментами. Фишер характеризовал белки по количеству, виду и расположению аминокислот. В 1916 г. он обобщил свою работу по синтезу около 100 полипептидов и предупредил, что они представляют собой лишь небольшую часть возможных комбинаций, которые могут быть найдены в природных белках.

Почему это важно?

Имена лауреатов Нобелевской премии по химии стали известны сегодня во время прямой трансляции на канале «Наука». Собеседники Алексея Семихатова прокомментировали это событие в режиме реального времени.

«На мой взгляд, неожиданная тема, которую мы не затронули, когда делали прогнозы, — отметила доктор химических наук, заместитель декана химического факультета МГУ по научной работе, профессор Мария Зверева. — Замечательно то, что поддержана чистая химия! Речь идет о классической органической химии и о катализе. В истории Нобелевской премии за катализ химических реакций присуждалось уже несколько премий: в частности, за открытие ферментов как катализатора. А здесь речь идет о вполне специализированной реакции — получении асимметрии в пространстве, и это здорово!»

Большинство вещей с использованием синтетических материалов сделаны с использованием катализаторов. И это одна из самых масштабных областей, в том числе экономики, подчеркнула Мария Зверева. По информации Нобелевского комитета, 35% всего мирового ВВП в той или иной степени связано с химическим катализом.

Премия была вручена «за развитие асимметричного органокатализа», и эту формулировку довольно сложно понять неспециалисту. В эфире трансляции вручения премии на канале «Наука» суть номинации доступно разъяснила доктор химических наук, ведущий научный сотрудник кафедры неорганической химии факультета химии МГУ Валентина Уточникова.

«Важность этой работы заключается не только в том, что катализаторов много не бывает, — подчеркнула эксперт. — Те катализаторы, за которые дана эта Нобелевская премия, — это очень особенные катализаторы»

В химии есть такое понятие, как «изомерия». Это когда два соединения имеют один и тот же состав, но по-разному устроены в пространстве. Изомерия бывает обычная, когда один атом переставили из одной позиции в другую, а бывает так называемая пространственная изомерия. «Это как правая и левая рука — они вроде бы одинаковые, но вы не сможете наложить одну на другую, они представляют собой зеркальное отражение друг друга», — добавила Уточникова.

Когда создаются зеркальные молекулы, они очень похожи — это одни и те же атомы, и ведут они себя одинаково, поэтому классическими методами химии отличить их друг от друга практически невозможно. «Очень часто, когда мы проводим химическую реакцию, то получаем смесь 50 на 50 тех и других молекул. Потому что химия в пробирке не разделяет практически никогда сама по себе эти пространственные изомеры, — отметила Валентина Уточникова

— Почему это так важно? Потому что их разделяет как раз-таки наш организм. И важность этих пространственных изомеров возникла именно тогда, когда оказалось, что в организме, например, работают только левые аминокислоты, а не правые

И таких примеров достаточно много».

С биологической точки зрения для нас важно, в какую сторону закручиваются молекулы, но методами обычной химии заставить реакцию идти в нужную сторону практически невозможно. «И та работа, которая была сегодня отмечена, как раз посвящена катализаторам, которые в пробирке заставляют реакцию течь именно в сторону образования преимущественно одного из стереоизомеров

Это то, что вообразить практически невозможно», — рассказала Валентина Уточникова.

Отметим, что накануне Нобелевской премии эксперты пытались угадать, кто станет лауреатом, но никакие прогнозы не сбылись и номинация по химии стала для многих сюрпризом.

НАШИ ЛЮДИ

Яскевич, Иоганн Доминик Пётр
Химики

польский химик, геолог, минералог, врач, профессор зоологии, ботаники, минералогии и химии, придворный медик короля Станислава Августа Понятовского и лейб-медик маркиза Велепольского

Юхновский, Иван
Химики

болгарский химик, 2008 председатель БАН

Юрьев, Юрий Константинович
Химики

советский химик-органик, специалист в области химии гетероциклических соединений

Юдаев, Николай Алексеевич
Химики

советский биохимик и эндокринолог

Ю Рён
Химики

южнокорейский химик, лауреат национальных премий

Эткинс, Питер
Химики

британский химик, бывший профессор химии Линкольн-колледжа Оксфордского университета

Эстрейхер, Тадеуш
Химики

польский химик, историк, педагог, профессор неорганической химии Ягеллонского и Фрибурского университетов

Эрленмейер, Эмиль
Химики

немецкий химик-органик, синтезировал изомасляную кислоту, гуанидин и -аминокислоты, установил строение спиртов и карбоновых кислот, исследовал независимо от Эльтекова перегруппировку енолов в альдегиды и кетоны, а также пинаколиновую перегруппировку, установил структурную формулу нафталина

Принцип неопределённости

Одно из ключевых явлений квантовой физики — квантовая запутанность частиц: изменение, произошедшее с одной частицей, приводит к изменению другой частицы, находящейся на расстоянии от первой. Точно рассчитать координаты и скорость квантовых частиц невозможно — этот принцип квантовой неопределённости сформулировал в 1927 году немецкий физик-теоретик Вернер Гейзенберг.

Однако не все учёные были готовы смириться с неопределённостью. К примеру, с этим постулатом спорил Альберт Эйнштейн, который считал, что науке пока просто неизвестны скрытые параметры, заставляющие частицы вести себя определённым образом.

• AFP

В 1964 году физик Джон Белл предложил неравенство для проверки теории о скрытых параметрах. Неравенство, в которое требуется подставить результаты экспериментальных измерений, составлено так, что будет нарушаться, только если скрытые параметры не существуют.

Джон Клаузер развил идеи Белла и провёл практические эксперименты.

«Проведённые им измерения подтвердили квантовую механику, явно нарушая неравенство Белла. Это значит, что квантовая механика не может быть заменена теорией, использующей скрытые параметры», — говорится в релизе Нобелевского комитета.

Также по теме

«Эпоха бурного развития»: доктор наук — о квантовых компьютерах и второй технологической революции

Как устроен квантовый компьютер, а также чем квантовый телефон отличается от обычного и насколько защищённым будет квантовый…

Однако после опыта Джона Клаузера оставались ещё некоторые сомнения: нужно было устранить возможное влияние настроек измерения параметров частиц в момент покидания ими источника излучения.

Ален Аспе доработал экспериментальную установку таким образом, что эта важная лазейка была закрыта. Он сумел переключить настройки измерения после того, как запутанная пара покинула источник, таким образом, настройка, существовавшая на момент выпуска частиц, не могла повлиять на результат.

В свою очередь, Антон Цайлингер начал работать с запутанными квантовыми состояниями, проводя долгие серии экспериментов с использованием усовершенствованной аппаратуры.

«Среди прочего его исследовательская группа продемонстрировала феномен, называемый квантовой телепортацией, который позволяет передавать квантовое состояние от одной частицы к другой на расстоянии», — отметил Нобелевский комитет. 

Как пояснил в комментарии RT старший научный сотрудник Центра квантовых технологий МГУ имени М.В. Ломоносова, руководитель научной группы Российского квантового центра Станислав Страупе, лауреаты Нобелевской премии вели исследования оснований квантовой физики.

«Квантовый мир отличается от классического тем, что в нём присутствует принципиальная случайность. Есть ситуации, в которых результаты квантовых измерений нельзя спрогнозировать, как бы хорошо мы ни понимали физические процессы, которые в изучаемой системе происходят. В своё время с этой особенностью квантовой теории спорил Альберт Эйнштейн. Эйнштейн надеялся, что в будущем появится более фундаментальная и глубокая теория, объясняющая, как он считал, те пробелы, которые привели к появлению вероятностного подхода. «Бог не играет в кости» — так он говорил», — отметил эксперт.

• Альберт Эйнштейн
• Gettyimages.ru

Долгое время казалось, что это сугубо философский спор. Однако нынешние лауреаты Нобелевской премии смогли перенести данный вопрос из философской в экспериментальную область и доказали, что вероятностный подход — это не результат ошибок или пробелов, а действительно фундаментальный принцип, управляющий квантовым миром, подчеркнул Страупе.

«Аспе и Клаузер были пионерами этих исследований, а Цайлингер сделал очень многое для развития этой области науки — для оснований квантовой теории. Их работы заложили фундамент для исследований в сфере квантовых вычислений и связи. Всё это выросло из таких экспериментов и стремления учёных понять принципы квантового мира», — подытожил Страупе. 

Начало работы в разведке

Демобилизовавшись, Вильям поступил на работу в НИИ военно-воздушных сил РККА на должность радиотехника. В апреле 1927 года он женился на Елене Лебедевой, девушка окончила Московскую консерваторию по классу арфы, впоследствии стала профессиональным музыкантом.

Вскоре молодым человеком, который почти в совершенстве знал четыре языка, имел незапятнанную биографию и умело владел радиоделом, заинтересовались кадровые работники ОГПУ (Особенного государственного политического управления). Весной 1927 года он был зачислен на службу в иностранный отдел ОГПУ по рекомендации родственницы Серафимы Лебедевой (старшей сестры его супруги), которая работала в этом отделе переводчицей.

Первое время Фишер был сотрудником центрального аппарата, но совсем скоро Московский комитет комсомола направил его в органы государственной безопасности. В профессиональной среде он освоился довольно быстро и стал в коллективе полноправным членом. Вскоре руководители службы оценили уникальные способности Вильяма и доверили ему особые задания, которые необходимо было выполнить по линии нелегальной разведки в двух европейских странах.

Первая командировка была в Польшу. Вторая в Великобританию, она оказалась более длительной и носила название полулегальной, потому что Вильям выезжал под своей фамилией. Официальная легенда выглядела так: в конце зимы 1931 года Фишер обратился в Генеральное консульство Великобритании в Москве с просьбой выдать ему британский паспорт, потому что он уроженец Англии, в России оказался в силу юного возраста и по воле родителей. Теперь с родителями рассорился и желает вернуться на родину со своей женой и дочерью (в 1929 году у пары уже родилась девочка Эвелин). Супругам Фишер выдали британские паспорта, и они уехали за границу, сначала в Китай, где Вильям открыл собственную радиомастерскую.

В начале 1935 года семья вернулась в Советский Союз, но уже спустя четыре месяца снова выехали за рубеж, на этот раз использовалась вторая специальность Фишера – свободный художник. Через одиннадцать месяцев Вильям с женой и дочерью приехали в Москву, где он продолжил трудовую деятельность по подготовке нелегалов.

В последний день 1938 года его уволили из НКВД без объяснения причин. Какое-то время ему пришлось работать во Всесоюзной торговой палате и на авиационном заводе, при этом Фишер постоянно писал прошения о восстановлении его в органах разведки.

Во время войны в 1941 году Фишера восстановили в органах НКВД, и он занялся подготовкой кадров для партизанской борьбы в тылу врага. Он готовил радистов, которых засылали в оккупированные немцами города и страны.

В этот период произошло знакомство Вильяма с сотрудником советской внешней разведки Рудольфом Иоганновичем (Ивановичем) Абелем. Впоследствии этим именем резидент советской разведки Вильям Фишер воспользовался при разоблачении в США, оно же закрепилось за ним, благодаря чему стало известно на весь мир.

Япония или США?

Роберт в это время был в Японии. В июле 2004 года он хотел вылететь в Манилу, но в аэропорту его задержали: документ был уже недействителен. Одновременно выяснилось, что США потребовали депортировать шахматиста на родину, где его давно хотели судить за визит в Югославию: с декабря 1992 года в Штатах был заготовлен ордер на его арест.

Большинство обсуждавших эту ситуацию, естественно, сочли такую решительность Госдепа следствием постоянных выпадов Фишера против США. Правда, газета International Herald Tribune выдвинула другую версию: журналисты раскопали историю некоего американца, который 40 лет назад дезертировал из армии и женился на японке. Между Японией и США шла тяжба о его выдаче или невыдаче, и ситуация с Фишером могла быть частью сложной дипломатической комбинации.

Как бы то ни было, Фишер был задержан властями Японии и попросил какую-нибудь третью страну предоставить ему гражданство.

Анилиновые красители

Докторская диссертация Фишера была посвящена химии цветов и красителей. В дальнейшем он расширил сферу своих интересов на новые синтетические красители. Со своим двоюродным братом Отто Эмиль Фишер исследовал состав розанилина, основного красителя, созданного Августом фон Хофманом в 1862 году путем окисления толуидина и анилина. Было высказано несколько предположений о строении этой основы, но удовлетворительного решения не было, пока Фишеру не удалось показать, что это производное трифенилметана. Кузены восстановили розанилин до бесцветного производного, которое называли лейканинином и превратили его путем удаления атомов азота в углеводород C₂₀H₁₈. Они проводили подобные реакции с парарозанилином (из р-толуидина и анилина), получив углеводород с формулой C₁₉H₁₆, который оказался идентичным трифенилметану. В 1878 году они доказали, что розанилиновые красители являются гомологами и производными триамина трифенилметана и его гомологов, причем розанилин является производным метатолилдифенилметана, а p-розанилин – трифенилметана.

Как Фишер стал Абелем

Москва успела предупредить Вильяма Фишера об опасности, и он на некоторое время уехал из своей квартиры в Нью-Йорке. Но потом, когда стало ясно, что его точный адрес ФБР неизвестен, вернулся, чтобы уничтожить компрометирующие материалы. В один из дней его заметили сотрудники службы наружного наблюдения ФБР, и 20 июня 1957 года разведчика арестовали в номере гостиницы «Латам», где он жил после предательства «Вика». При аресте Фишер назвался Рудольфом Абелем, полагая, что пользуясь именем уже умершего друга, он дает сигнал о своем провале и о том, что не намерен раскрывать настоящее имя и подробности своей деятельности. Под именем гражданина СССР Рудольфа Ивановича Абеля полковник Вильям Фишер был предан суду и приговорен к 32 годам каторжной тюрьмы. Из этого срока он отсидел пять лет: 10 февраля 1962 года «Рудольфа Абеля» обменяли на пилота сбитого самолета-разведчика U-2 Фрэнсиса Пауэрса и обвиненного в шпионаже американского студента Фредерика Пайора.

Вильям Фишер у себя на даче вскоре после возвращения из США, середина 1960-х

Обложка: ria.ru

Естественные науки в целом

Фишер был мастером в структурном выяснении природных веществ. Открытием фенилгидразина Фишер был обязан случайному совпадению в качестве ассистента на стажировке в Страсбурге. В ходе диазотирования, проведенного стажером, были получены коричневые промежуточные продукты. Фишер исследовал реакцию с сульфитом натрия и получил желтый фенилгидразин. Он написал свою первую работу о фенилгидразине в 1875 году и впоследствии написал обширные работы об этом соединении. С помощью фенилгидразина Фишер также смог различить альдегиды и кетоны и охарактеризовать их как фенилгидразоны.