アウグスト・ケクレ：尾を噛む蛇

1890年、ベンゼンに関する論文から25周年を記念する祝賀会で、60代の化学者が、自身の分野で最も困難な構造問題をどのように解決したかを同僚たちに語った。彼はうたた寝をしていて、蛇のようにねじれる原子の鎖を見たが、そのうちの1匹が自分の尾を掴んだという。彼は目覚めてその結果を導き出した。これは化学史上最も有名な起源物語であり、歴史家たちはそれが真実かどうか今も議論しているが、それはあまり重要ではない。構造は正しく、有機化学はそれ以来ケクレの図に基づいて描かれてきたからである。

ダルムシュタットからギーセンへ

フリードリヒ・アウグスト・ケクレ（Friedrich August Kekulé）は1829年9月7日、ヘッセン大公国のダルムシュタットで生まれた。1847年にギーセン大学に入学し、建築家になることを志した。彼が実際に創設した学問は本質的に建築的なものであるため、この事実は心に留めておく価値がある。最初の学期に、彼はヨーロッパで最も恐るべき化学者であるユストゥス・フォン・リービッヒの講義に出席し、進路を変更した。

彼は1852年に博士号を取得し、その後4年間、巡回助手として過ごした。1851年から52年はパリ、1852年から53年はスイス、1853年から1855年はロンドンである。ロンドンでの数年間が最も重要だった。そこで彼はアレキサンダー・ウィリアムソンと親しくなり、分子の構成に関するウィリアムソンの研究が、ケクレを一生を捧げることになる問いへと駆り立てた。それは、物質が何からできているかではなく、部品がどのように配置されているかという問いだった。

4価の炭素

答えは2つの部分に分けてもたらされた。1857年後半、ケクレは炭素が4価であること、つまり各炭素原子が正確に4つの結合を形成することを発表した。1858年、彼は決定的な拡張を加えた。炭素原子は互いに直接結合し、無限の長さの鎖を形成できるというものである。

そう言えば当たり前に聞こえるが、そうではなかった。化学者たちは、なぜ炭素化合物が他のすべての化合物をこれほど圧倒的に上回るのかを説明できずにいた。この2つの命題が合わさることでその理由が明らかになった。同類を保持できる4つの手を持つ元素は、無制限の組み合わせライブラリを構築する。サイエンス・ヒストリー・インスティテュートの要約は正確である。「ケクレの理論は、化学者を悩ませていた炭素化合物の多様性そのものを説明した」。

スコットランドの化学者アーチボルド・スコット・クーパーも独立してほぼ同じ結論に達したが、彼の論文がフランス科学アカデミーに届いたのは、ケクレが1858年5月に発表した後、数週間経ってからだった。クーパーは短いキャリアの残りの間、優先権について苦々しく思っており、功績を分かち合うべきだという主張は強力である。

ヘント

ケクレは1856年にハイデルベルクで私講師となり、1858年にヘントで正教授となり、1867年にボンに招かれ、退職までそこに留まった。ヘントは2つ目の発見がなされた場所である。

ベンゼンは有機化学における傑出したスキャンダルだった。その式C6H6は知られていたが、炭素鎖のどのような配置もそれを収めることができなかった。1865年、ケクレは6つの炭素が単結合と二重結合を交互に持つ閉じた環を形成していると提案した。これは化学における最初の環状構造であり、芳香族化学全体、つまり染料、医薬品、爆発物、そしてその後の半世紀のドイツ化学産業全体を切り開いた。

その構造には欠陥があった。存在しない異性体を予測したのである。1872年、ケクレは分子が2つの等価な形式の間で急速に振動し、結合が絶えず入れ替わっていると提案することでこれを修正した。これは細部では間違っていたが精神は正しかった。60年後に量子化学が確立することになる共鳴と非局在化を予見していたのである。

夢

ケクレは晩年に2つの空想的な物語を語った。1つは1855年頃、ロンドンのバスに乗っているとき、炭素原子がめまいがするようなダンスをしてペアになるのを見たというもの。もう1つは、ベルギーで暖炉のそばでうたた寝をしているとき、蛇のような鎖を見て、そのうちの1匹が尾を口にくわえたというもの。ウロボロスである。

歴史家たちは、これらが記憶なのか、それとも宣伝を理解していた男による回顧的な神話作りなのかを一度も決着させていない。疑いの余地がないのは、彼が主張した内容の形である。つまり、アイデアは招かれざる客のように夢想状態で訪れ、それを証明する作業はその後に行われたということである。それがその通りであったかどうかに関わらず、これは理論的な仕事がどのように感じられるかについての非常に正直な説明である。

なぜアウグストは天才と呼ばれるのか

ケクレの才能は、目に見えない物体に適用される空間的想像力だった。彼は分子を見ることができず、彼の存命中に誰もそれを見ることはできなかった。彼が行ったことは、組み合わせの比率と反応挙動から、正しいと判明した3次元の絵を構築することだった。彼は化学にその表記法、つまり構造式を与えた。それ以来、すべての化学者が黒板に描いてきたものである。そうすることで、彼はレシピの科学を建築の科学に変えた。建築学生として挫折した男が、その分野を築き上げたのである。

その業績の規模は、彼の学生たちによって測定できる。彼の博士候補生のうち3人がノーベル化学賞を受賞した。1901年のヤコブス・ヘンリクス・ファント・ホッフ、1902年のエミール・フィッシャー、1905年のアドルフ・フォン・バイヤーである。どの分野においても、これほどの記録を示せる教師はほとんどいない。イギリスは1885年に彼にコプリ・メダルを授与し、ドイツは1895年に彼をケクレ・フォン・ストラドニッツとして貴族に列した。

反論には2つの側面がある。クーパーは独立して構造理論に到達したが発表のタイミングで負けただけであり、ケクレは功績を分かち合うためにわざわざ努力しなかった。また、ケクレが提案したベンゼン構造は正しくない。交互結合モデルと振動の修正は、電子が理解されるとすぐに置き換えられた。彼は生産的な近似の天才であり、なぜそれがまとまっているのかを誰も説明できない何十年も前に、正しい形を推測した男だった。

遺産

1859年から1887年にかけて巻を追って出版された彼の『有機化学教科書（Lehrbuch der Organischen Chemie）』は、新しい構造的思考を持つ化学者の世代を育成した。彼は1896年7月13日、ボンで亡くなった。そこで約30年を過ごした後のことだった。

ベンゼン環は現在、科学において最も複製されているシンボルの1つであり、教科書、研究室のドア、切手に印刷されている。すべての医薬品分子とすべてのポリマー図は、彼が確立した慣習、つまり化学物質には形があり、その形は描くことができるという慣習に由来している。彼が蛇の夢を見たかどうかに関わらず、彼は化学に絵で考えることを教えたのである。