Виктор Мейер: химик, открывший тиофен почти случайно

На протяжении десятилетий в реакциях с бензолом постоянно появлялся стойкий загрязнитель, вызывающий характерное синее окрашивание, известное как индофениновая реакция, которое химики приписывали самому бензолу. В 1882 году Виктор Мейер (Viktor Meyer) проследил причину этой аномалии до ее истинного источника: ранее не распознанного серосодержащего соединения, скрывавшегося внутри образцов бензола, считавшихся чистыми. Он назвал его тиофеном и, решив проблему, которая казалась лишь досадной лабораторной помехой, открыл целую область органической химии, основанную на серосодержащих кольцах — одна маленькая, но упорная аномалия оказалась куда важнее, чем кто-либо предполагал.

Гений в школе Бунзена

Виктор Мейер родился 8 сентября 1848 года в Берлине. Он начал свое обучение в Берлинском университете в 1865 году у Августа Вильгельма фон Гофмана (August Wilhelm von Hofmann), прежде чем перевестись в Гейдельбергский университет, где попал под влияние трех выдающихся фигур: химика-аналитика Роберта Бунзена (Robert Bunsen), химика-органика Эмиля Эрленмейера (Emil Erlenmeyer) и физика Густава Кирхгофа (Gustav Kirchhoff). По системе Бунзена, которая в то время не требовала защиты оригинальной исследовательской диссертации, Мейер получил докторскую степень в 1867 году в возрасте всего девятнадцати лет. Впоследствии он работал ассистентом у Бунзена, анализируя минеральные воды, прежде чем начал собственную академическую карьеру: профессор органической химии в Штутгартском политехникуме с 1871 года, затем долгий срок работы в Цюрихском политехникуме с 1872 по 1885 год, далее профессура в Гёттингене с 1885 года и, наконец, возвращение в Гейдельберг в 1888 или 1889 году в качестве прямого преемника своего бывшего учителя Бунзена.

Измерение газов, которые не хотели подчиняться правилам

Научная репутация Мейера сначала основывалась на его работах в области физической и неорганической химии. В 1871 году, а затем с помощью прибора, усовершенствованного позже в том же десятилетии, он разработал метод измерения плотности паров веществ при повышенных температурах, что позволило химикам рассчитывать молекулярные веса газов, которые было трудно изучать другими способами. Используя эту технику, он доказал, что пары мышьяковистого ангидрида соответствуют формуле As₄O₆, что ртуть и кадмий испаряются в виде отдельных несвязанных атомов, а не молекул, и — что особенно поразительно — что молекулы йода и брома при нагревании до достаточно высоких температур диссоциируют на отдельные атомы. Это открытие показало, что сама молекулярная структура может разрушаться и восстанавливаться под воздействием теплового стресса. В том же 1872 году он также открыл алифатические нитросоединения — целый класс органических молекул, которые ранее не были охарактеризованы.

Основание стереохимии и введение термина «стерические затруднения»

Поздняя карьера Мейера была посвящена органическим структурам и формам. В 1878 году он открыл оксимы и показал, что они проявляют стереоизомерию — это означает, что молекулы с одинаковым химическим составом могут вести себя по-разному в пространстве в зависимости от того, как расположены их атомы. Ему также приписывают создание самого термина «стереохимия» для этой области исследований. Развивая эту линию исследований, он выявил и дал название явлению «стерических затруднений», описывающему, как громоздкие группы, присоединенные к молекуле, могут физически блокировать протекание реакции. Это было конкретно пронаблюдавано в его исследованиях этерификации бензойной кислоты — концепция, которая остается одним из основных объяснительных инструментов органической химии для предсказания того, как и будет ли протекать данная реакция.

Тиофен и карьера «первых» открытий

Открытие тиофена в 1882 году, вызванное исследованием загадочной индофениновой реакции, долгое время ошибочно приписываемой бензолу, стало самым запоминающимся достижением Мейера. Он идентифицировал серосодержащее пятичленное кольцевое соединение, что открыло целую подобласть гетероциклической органической химии. Его плодотворная карьера также включала открытие йодозосоединений в 1892 году и написание совместно с Ф. П. Тредвеллом (F.P. Treadwell) «Таблиц для качественного анализа» (1884), практического справочника для лабораторий. Совместно с Паулем Якобсоном (Paul Jacobson) он написал «Учебник органической химии» (Lehrbuch der organischen Chemie), который современники назвали «одной из лучших книг в своем роде из когда-либо изданных», что отражает карьеру, посвященную не только новым открытиям, но и систематизации знаний в этой области для других.

Удар по телу и разуму

Экспериментальная работа Мейера с парами йода и брома при высоких температурах — именно те исследования, которые принесли ему самые важные открытия — нанесла серьезный ущерб его здоровью. В последние годы жизни он страдал от хронических заболеваний и сильно зависел от снотворных препаратов. 8 августа 1897 года во время депрессивного эпизода он покончил с собой, используя цианид, в Гейдельберге в возрасте 48 лет. Эта смерть прервала карьеру человека, который активно продолжал совершать новые открытия в университете, на той самой кафедре, которую когда-то занимал его наставник Бунзен.

Почему Виктора называют гением

Гениальность Мейера основывается на необычайной широте его деятельности, а не на одном определяющем озарении: за одну карьеру он внес фундаментальный вклад в химию плотности паров неорганических веществ, теорию органических структур и терминологию, которую химики до сих пор используют для описания формы молекул и их реакционной способности, введя в обиход термины «стереохимия» и «стерические затруднения». Этот диапазон — плавный переход от измерения того, как молекулы распадаются при нагревании, к объяснению того, почему громоздкие органические группы блокируют реакцию, — отражает необычайно гибкую химическую интуицию, а не глубокую специализацию в одной узкой проблеме. Ирония заключается в том, что его самое знаменитое открытие, тиофен, возникло не из запланированной теоретической программы, а из упорного исследования того, что годами казалось досадным загрязнителем в бензоле. Это напоминание о том, что тщательное и терпеливое лабораторное внимание к аномалии, на которую другие химики махнули рукой, было так же важно для его гениальности, как и любой другой прорыв. Трагический конец его карьеры — самоубийство после долгих лет хронической болезни, вероятно, усугубленной его собственной опасной лабораторной работой с токсичными парами, — делает сложной любую простую историю о триумфе гения: та самая неустанная практическая экспериментальная работа, которая привела к его открытиям, по-видимому, подорвала здоровье, которое в итоге его подвело.

Наследие

Мейер скончался на пике своего авторитета в немецкой химии, сменив своего собственного учителя на одной из самых престижных кафедр в этой области. Химия тиофена до сих пор остается значимой областью органической и фармацевтической химии, стерические затруднения остаются стандартной объяснительной концепцией в каждом курсе органической химии, а его учебник с Якобсоном продолжал служить образцом химического изложения еще долго после его смерти.