August Wilhelm von Hofmann
Hofmannovy práce se týkaly širokého spektra organické chemie.
Organická syntézaEdit
Hofmann se významně podílel na vývoji technik organické syntézy, které vznikly v Liebigově laboratoři v Giessenu. Hofmann a John Blyth jako první použili termín „syntéza“ ve svém článku „On Styrole, and Some of the Products of Its Decomposition“ (O styrolu a některých produktech jeho rozkladu), který o několik měsíců předběhl Kolbeho použití tohoto termínu. To, co Blyth a Hofmann nazvali „syntézou“, jim umožnilo učinit závěry o složení styrolu. V následujícím článku Muspratta a Hofmanna „On Toluidine“ byly popsány některé z prvních „syntetických pokusů“ (synthetische Versuche) v oblasti organické chemie. Přestože konečným cílem těchto pokusů byla umělá výroba přirozeně se vyskytujících látek, takový cíl nebyl v té době prakticky dosažitelný. Bezprostředním účelem této techniky bylo aplikovat známé reakce na různé materiály a zjistit, jaké produkty mohou vzniknout. Pochopení způsobu vzniku látky bylo důležitým krokem k jejímu zařazení do rozvíjející se taxonomie látek. Tato technika se stala základem Hofmannova výzkumného programu. Jako metodu zkoumání používal organickou syntézu, aby zvýšil chemické porozumění reakčním produktům a procesům, jimiž vznikají.
Uhelný dehet a anilinyEdit
Hofmannovým prvním výzkumným šetřením, které prováděl v Liebigově laboratoři v Giessenu, bylo zkoumání organických bází uhelného dehtu. Hofmann úspěšně izoloval Kyanol a Leucol, báze, které již dříve popsal Friedlieb Ferdinand Runge, a prokázal, že Kyanol je téměř výhradně anilin, o němž se již dříve ukázalo, že je produktem rozkladu rostlinného barviva indiga. Ve své první publikaci (1843) prokázal, že celá řada látek, které byly v soudobé chemické literatuře označeny jako látky získatelné z benzínu uhelného dehtu a jeho derivátů, je tvořena jedinou dusíkatou bází, anilinem. Patřil mezi ně kyanol, anilin Carla Julia Fritzscheho, krystalin Otto Unverdorbena a benzidam Nikolaje Zinina. Velká část jeho následné práce dále rozvíjela poznání přírodních alkaloidů.
Hofmann vytvořil analogii mezi anilinem a amoniakem. Chtěl přesvědčit chemiky, že organické báze lze popsat pomocí derivátů amoniaku. Hofmann úspěšně převedl amoniak na ethylamin a sloučeniny diethylamin, triethylamin a tetraethylamin. Byl prvním chemikem, který syntetizoval kvartérní aminy. Jeho metoda přeměny amidu na amin je známá jako Hofmannovo přeskupení.
Zatímco primární, sekundární a terciární aminy byly při destilaci za vysokých teplot v alkalických podmínkách stabilní, kvartérní aminy nikoli. Zahříváním kvartérního tetraethylamoniumhydroxidu vznikly páry terciárního triethylaminu. To se stalo základem tzv. Hofmannovy eliminace, metody přeměny kvartérních aminů na terciární aminy. Hofman tuto metodu úspěšně použil na koniin, cholinergní jed bolehlavu, a získal tak první strukturu alkaloidu. Jeho metoda se stala mimořádně významnou jako nástroj pro zkoumání molekulární struktury alkaloidů a byla nakonec použita mimo jiné na morfin, kokain, atropin a tubokurarin. Koniin se nakonec stal prvním z alkaloidů, který byl uměle syntetizován.
V roce 1848 Hofmannův student Charles Blachford Mansfield vyvinul metodu frakční destilace uhelného dehtu a oddělil benzen, xylen a toluen, což byl zásadní krok k vývoji produktů z uhelného dehtu.
V roce 1856 se Hofmannův student William Henry Perkin pokoušel na Royal College of Chemistry v Londýně syntetizovat chinin, když objevil první anilinové barvivo, mauvein. Tento objev vedl k vytvoření široké škály uměle vytvořených barevných textilních barviv, která způsobila revoluci ve světě módy. Hofmannovy výzkumy rosanilinu, který poprvé připravil v roce 1858, byly počátkem řady výzkumů barviv. V roce 1863 Hofmann ukázal, že anilinová modř je trifenylderivátem rosanilinu, a zjistil, že do molekuly rosanilinu lze zavést různé alkylové skupiny a získat tak barviva různých fialových nebo purpurových barev, která se stala známá jako „Hofmannovy fialky“. V roce 1864 Hofmann potvrdil, že purpurovou barvu lze vyrobit pouze oxidací komerčního anilinu, v němž jsou jako nečistoty přítomny isomerní ortotoluidin a paratoluidin, nikoli z čistého anilinu. Mezi další Hofmannovy žáky, kteří se zapojili do britského průmyslu barviv, patří Edward Chambers Nicholson, George Maule a George Simpson. Po návratu do Německa Hofmann pokračoval v experimentech s barvivy a nakonec v roce 1887 vytvořil chinolinovou červeň.
Hofmann studoval dusíkaté báze, včetně vývoje metod separace směsí aminů a přípravy velkého množství „polyamminů“ (diaminů a triaminů, jako je ethylendiamin a diethylendiamin). V letech 1855 až 1857 pracoval s Augustem Cahoursem na fosforových bázích. S ním Hofmann v roce 1857 připravil první alifatický nenasycený alkohol, allylalkohol, C3 H5OH. V roce 1868 zkoumal také jeho derivát, allylisothiokyanát (hořčičný olej), a studoval různé další isokyanáty a isonitrily (isokyanidy neboli karbylaminy).
Hofmann také vyvinul metodu pro stanovení molekulových hmotností kapalin z hustoty par. V roce 1859 Hofmann izoloval z jeřabinového oleje kyselinu sorbovou, chemickou sloučeninu, která se široce používá jako konzervační prostředek v potravinách.
V roce 1865 Hofmann, inspirován Augustem Laurentem, navrhl systematické názvosloví uhlovodíků a jejich derivátů. Ta byla s určitými úpravami přijata na mezinárodním kongresu v Ženevě v roce 1892.
Molekulární modelyEdit
Hofmann zřejmě jako první zavedl molekulární modely do organické chemie, po zavedení teorie chemické struktury Augustem Kekulem v roce 1858 a zavedení tištěných strukturních vzorců Alexandrem Crumem Brownem v roce 1861. Na páteční večerní přednášce v londýnském Royal Institution 7. dubna 1865 předvedl molekulární modely jednoduchých organických látek, jako je metan, etan a methylchlorid, které sestrojil z různobarevných stolních kroketových koulí spojených tenkými mosaznými trubičkami. Hofmannovo původní barevné schéma (uhlík = černá, vodík = bílá, dusík = modrá, kyslík = červená, chlor = zelená a síra = žlutá) se vyvinulo v barevné schéma CPK a používá se dodnes. Po roce 1874, kdy van’t Hoff a Le Bel nezávisle na sobě navrhli, že organické molekuly mohou být trojrozměrné, začaly molekulární modely nabývat své moderní podoby.
Hofmannův voltametrEdit
Hofmannův voltametr je přístroj pro elektrolyzaci vody, který v roce 1866 vynalezl August Wilhelm von Hofmann. Skládá se ze tří spojených svislých válců, obvykle skleněných. Vnitřní válec je nahoře otevřený, aby bylo možné přidávat vodu a iontovou sloučeninu ke zlepšení vodivosti, například malé množství kyseliny sírové. Na dně každého ze dvou bočních válců je umístěna platinová elektroda, která je připojena ke kladným a záporným svorkám zdroje elektrické energie. Při průchodu proudu Hofmannovým voltametrem vzniká na anodě plynný kyslík a na katodě plynný vodík. Každý plyn vytěsňuje vodu a shromažďuje se v horní části obou vnějších trubic.
.