August Wilhelm von Hofmann
Hofmanns arbejde dækkede en bred vifte af organisk kemi.
Organisk synteseRediger
Hofmann var en vigtig bidragyder til udviklingen af teknikker til organisk syntese, som havde sin oprindelse i Liebigs laboratorium i Giessen. Hofmann og John Blyth var de første til at bruge udtrykket “syntese” i deres artikel “On Styrole, and Some of the Products of Its Decomposition”, som ligger nogle måneder forud for Kolbe’s brug af udtrykket. Det, som Blyth og Hofmann kaldte “syntese”, gjorde det muligt for dem at drage slutninger om styrols sammensætning. En efterfølgende artikel, Muspratt og Hofmanns “On Toluidine”, beskrev nogle af de første “syntetiske eksperimenter” (synthetische Versuche) inden for organisk kemi. Selv om det endelige mål med sådanne eksperimenter var at fremstille naturligt forekommende stoffer kunstigt, var et sådant mål ikke praktisk opnåeligt på det tidspunkt. Det umiddelbare formål med denne teknik var at anvende kendte reaktioner på en række forskellige materialer for at finde ud af, hvilke produkter der kunne dannes. Forståelsen af et stofs dannelsesmetode var et vigtigt skridt for at placere det inden for en voksende taksonomi af stoffer. Denne teknik blev grundlaget for Hofmanns forskningsprogram. Han brugte organisk syntese som en undersøgelsesmetode for at øge den kemiske forståelse af reaktionsprodukter og de processer, hvormed de blev dannet.
Stenkulstjære og anilinerRediger
Hofmanns første forskningsundersøgelser, der blev udført i Liebigs laboratorium i Giessen, var en undersøgelse af de organiske baser i stenkulstjære. Det lykkedes Hofmann at isolere Kyanol og Leucol, baser, der tidligere var blevet rapporteret af Friedlieb Ferdinand Runge, og han viste, at Kyanol næsten udelukkende bestod af anilin, der tidligere havde vist sig at være et nedbrydningsprodukt fra plantefarvestoffet indigo. I sin første publikation (1843) påviste han, at en række stoffer, der i den samtidige kemiske litteratur var blevet identificeret som værende fremstillet af stenkulstjære nafta og dens derivater, alle var en enkelt nitrogenholdig base, anilin. Disse stoffer omfattede Kyanol, Carl Julius Fritzsches Anilin, Otto Unverdorbens Krystallin og Nikolai Zinins Benzidam. En stor del af hans efterfølgende arbejde udviklede yderligere forståelsen af de naturlige alkaloider.
Hofmann drog en analogi mellem anilin og ammoniak. Han ønskede at overbevise kemikere om, at organiske baser kunne beskrives i form af derivater af ammoniak. Det lykkedes Hofmann at omdanne ammoniak til ethylamin og forbindelserne diethylamin, triethylamin og tetraethylammonium. Han var den første kemiker, der syntetiserede de kvaternære aminer. Hans metode til at omdanne et amid til en amin er kendt som Hofmanns omlægning.
Mens primære, sekundære og tertiære aminer var stabile, når de blev destilleret ved høje temperaturer under alkaliske forhold, var den kvaternære amin det ikke. Opvarmning af kvaternær tetraethylammoniumhydroxid gav tertiær triethylamin-damp. Dette blev grundlaget for det, der nu er kendt som Hofmann-eliminering, en metode til at omdanne kvaternære aminer til tertiære aminer. Hofman anvendte metoden med succes på coniin, den kolinergiske gift fra skarntyde, for at udlede den første struktur af et alkaloid. Hans metode fik stor betydning som et redskab til undersøgelse af alkaloiders molekylære strukturer og blev senere anvendt på bl.a. morfin, kokaamin, atropin og tubocurarin. Coniin blev til sidst den første af alkaloiderne, der blev kunstigt syntetiseret.
I 1848 udviklede Hofmanns elev Charles Blachford Mansfield en metode til fraktioneret destillation af stenkulstjære og adskilte benzen, xylen og toluen, hvilket var et vigtigt skridt i retning af udvikling af produkter fra stenkulstjære.
I 1856 forsøgte Hofmanns elev William Henry Perkin at syntetisere kinin på Royal College of Chemistry i London, da han opdagede det første anilinfarvestof, mauvein. Opdagelsen førte til skabelsen af en lang række kunstigt fremstillede farvestrålende tekstilfarvestoffer, hvilket revolutionerede modeverdenen. Hofmanns forskning i rosanilin, som han fremstillede første gang i 1858, var begyndelsen på en række undersøgelser af farvestoffer. I 1863 viste Hofmann, at anilinblå er et triphenylderivat af rosanilin, og han opdagede, at man kunne indføre forskellige alkylgrupper i rosanilinmolekylet for at fremstille farvestoffer i forskellige lilla eller violette farver, som blev kendt som “Hofmanns violetter”. I 1864 bekræftede Hofmann, at magenta kun kan fremstilles ved oxidation af kommerciel anilin, hvori isomerisk ortotoluidin og paratoluidin er til stede som urenheder, og ikke af ren anilin. Blandt andre af Hofmanns elever, der blev involveret i den britiske farvestofindustri, kan nævnes Edward Chambers Nicholson, George Maule og George Simpson. Efter sin tilbagevenden til Tyskland fortsatte Hofmann med at eksperimentere med farvestoffer og skabte til sidst quinolinrødt i 1887.
Hofmann studerede nitrogenbaser, herunder udvikling af metoder til adskillelse af blandinger af aminer og fremstilling af et stort antal “polyammonier” (diaminer og triaminer som f.eks. ethylendiamin og diethylendiamin). Han arbejdede sammen med Auguste Cahours på fosforbaser mellem 1855 og 1857. Sammen med ham fremstillede Hofmann i 1857 den første alifatiske umættede alkohol, allylalkohol, C3 H5OH, som var den første alifatiske umættede alkohol. Han undersøgte også dets derivat, allylisothiocyanat (sennepsolie), i 1868 og studerede forskellige andre isocyanater og isonitriler (isocyanider eller carbylaminer).
Hofmann udviklede også en metode til bestemmelse af væskers molekylvægt ud fra damptætheder. Hofmann isolerede sorbinsyre fra rønnebærolie i 1859, en kemisk forbindelse, der i vid udstrækning anvendes som fødevarekonserveringsmiddel.
I 1865 foreslog Hofmann, inspireret af Auguste Laurent, en systematisk nomenklatur for carbonhydrider og deres derivater. Den blev med visse ændringer vedtaget internationalt af Genève-kongressen i 1892.
Molekylære modellerRediger
Hofmann var tilsyneladende den første til at indføre molekylære modeller i den organiske kemi, efter August Kekules introduktion af teorien om den kemiske struktur i 1858 og Alexander Crum Browns introduktion af trykte strukturformler i 1861. Ved en fredagsaftensforelæsning i London’s Royal Institution den 7. april 1865 viste han molekylære modeller af simple organiske stoffer som methan, ethan og methylchlorid, som han havde ladet konstruere af forskelligt farvede bordkrocketkugler, der var forbundet med tynde messingrør. Hofmanns oprindelige farveskema (kulstof = sort, brint = hvidt, kvælstof = blåt, ilt = rødt, klor = grønt og svovl = gult) har udviklet sig til CPK-farveskemaet og er i brug den dag i dag. Efter 1874, da van’t Hoff og Le Bel uafhængigt af hinanden foreslog, at organiske molekyler kan være tredimensionelle, begyndte molekylmodellerne at antage deres moderne udseende.
Hofmann voltameterRediger
Hofmann voltameteret er et apparat til elektrolyse af vand, opfundet af August Wilhelm von Hofmann i 1866. Det består af tre sammenføjede opretstående cylindre, som regel af glas. Den indre cylinder er åben i toppen for at tillade tilsætning af vand og en ionisk forbindelse for at forbedre ledningsevnen, f.eks. en lille mængde svovlsyre. En platinelektrode er anbragt i bunden af hver af de to sidecylindre og er forbundet til den positive og negative terminal på en elektricitetskilde. Når der løber strøm gennem Hofmanns voltameter, dannes der gasformig ilt ved anoden og gasformig brint ved katoden. Hver gas fortrænger vand og samler sig i toppen af de to ydre rør.