August Wilhelm von Hofmann
El trabajo de Hofmann abarcó una amplia gama de la química orgánica.
Síntesis orgánicaEditar
Hofmann fue uno de los principales contribuyentes al desarrollo de las técnicas de síntesis orgánica, que se originaron en el laboratorio de Liebig en Giessen. Hofmann y John Blyth fueron los primeros en utilizar el término «síntesis», en su artículo «On Styrole, and Some of the Products of Its Decomposition» (Sobre el estirol y algunos de los productos de su descomposición), que precede en algunos meses al uso del término por parte de Kolbe. Lo que Blyth y Hofmann llamaron «síntesis» les permitió hacer inferencias sobre la constitución del estirol. Un artículo posterior, «On Toluidine» de Muspratt y Hofmann, describía algunos de los primeros «experimentos sintéticos» (synthetische Versuche) en el campo de la química orgánica. Aunque el objetivo final de estos experimentos era producir artificialmente sustancias de origen natural, tal objetivo no era alcanzable en la práctica en aquella época. El propósito inmediato de la técnica era la aplicación de reacciones conocidas a una variedad de materiales para descubrir qué productos podían formarse. Comprender el método de formación de una sustancia era un paso importante para situarla dentro de una taxonomía de sustancias en desarrollo. Esta técnica se convirtió en la base del programa de investigación de Hofmann. Utilizó la síntesis orgánica como método de investigación, para aumentar la comprensión química de los productos de reacción y los procesos por los que se formaban.
Alquitrán de hulla y anilinasEditar
Las primeras investigaciones de Hofmann, realizadas en el laboratorio de Liebig en Giessen, fueron un examen de las bases orgánicas del alquitrán de hulla. Hofmann aisló con éxito el kyanol y el leucol, bases de las que ya había informado Friedlieb Ferdinand Runge, y demostró que el kyanol era casi en su totalidad anilina, que ya se había demostrado que era un producto de descomposición del colorante vegetal índigo. En su primera publicación (1843) demostró que una variedad de sustancias que habían sido identificadas en la literatura química contemporánea como obtenibles a partir de la nafta de alquitrán de hulla y sus derivados eran todas una única base nitrogenada, la anilina. Entre ellas se encontraban el kyanol, la anilina de Carl Julius Fritzsche, la kristalina de Otto Unverdorben y el benzidam de Nikolai Zinin. Gran parte de su trabajo posterior desarrolló la comprensión de los alcaloides naturales.
Hofmann estableció una analogía entre la anilina y el amoníaco. Quería convencer a los químicos de que las bases orgánicas podían describirse en términos de derivados del amoníaco. Hofmann consiguió convertir el amoníaco en etilamina y en los compuestos dietilamina, trietilamina y tetraetilamonio. Fue el primer químico que sintetizó las aminas cuaternarias. Su método para convertir una amida en una amina se conoce como el reordenamiento de Hofmann.
Mientras que las aminas primarias, secundarias y terciarias eran estables cuando se destilaban a altas temperaturas en condiciones alcalinas, la amina cuaternaria no lo era. Al calentar el hidróxido de tetraetilamonio cuaternario se obtenía vapor de trietilamina terciaria. Esto se convirtió en la base de lo que ahora se conoce como la eliminación de Hofmann, un método para convertir las aminas cuaternarias en aminas terciarias. Hofman aplicó con éxito el método a la coniína, el veneno colinérgico de la cicuta, para obtener la primera estructura de un alcaloide. Su método adquirió gran importancia como herramienta para examinar las estructuras moleculares de los alcaloides, y acabó aplicándose a la morfina, la amina de la coca, la atropina y la tubocurarina, entre otros. La coniina se convirtió finalmente en el primero de los alcaloides en ser sintetizado artificialmente.
En 1848, el estudiante de Hofmann, Charles Blachford Mansfield, desarrolló un método de destilación fraccionada del alquitrán de hulla y separó el benceno, el xileno y el tolueno, un paso esencial hacia el desarrollo de productos a partir del alquitrán de hulla.
En 1856, el estudiante de Hofmann, William Henry Perkin, intentaba sintetizar la quinina en el Royal College of Chemistry de Londres, cuando descubrió el primer colorante de anilina, la malva. El descubrimiento condujo a la creación de una amplia gama de colorantes textiles creados artificialmente, revolucionando el mundo de la moda. Las investigaciones de Hofmann sobre la rosanilina, que preparó por primera vez en 1858, fueron el inicio de una serie de investigaciones sobre la materia colorante. En 1863, Hofmann demostró que el azul de anilina es un derivado trifenílico de la rosanilina y descubrió que se podían introducir diferentes grupos alquílicos en la molécula de rosanilina para producir tintes de diversos colores púrpura o violeta, que pasaron a conocerse como «violetas de Hofmann». En 1864, Hofmann confirmó que el magenta sólo puede obtenerse por oxidación de la anilina comercial en la que la ortotoluidina y la paratoluidina isoméricas están presentes como impurezas, y no a partir de la anilina pura. Otros alumnos de Hofmann que se involucraron en la industria británica de colorantes son Edward Chambers Nicholson, George Maule y George Simpson. Tras su regreso a Alemania, Hofmann continuó experimentando con colorantes, creando finalmente el rojo de quinoleína en 1887.
Hofmann estudió las bases nitrogenadas, incluyendo el desarrollo de métodos para separar mezclas de aminas y la preparación de un gran número de «poliammonias» (diaminas y triaminas como la etilendiamina y la dietilendiamina). Trabajó con Auguste Cahours en las bases de fósforo entre 1855 y 1857. Con él, en 1857, Hofmann preparó el primer alcohol alifático insaturado, el alcohol alílico, C3 H5OH. También examinó su derivado, el isotiocianato de alilo (aceite de mostaza), en 1868, y estudió otros isocianatos e isonitrilos (isocianuros o carbilaminas).
Hofmann también desarrolló un método para determinar los pesos moleculares de los líquidos a partir de las densidades de vapor. En 1859, Hofmann aisló el ácido sórbico del aceite de serbal, un compuesto químico muy utilizado como conservante de alimentos.
En 1865, inspirado por Auguste Laurent, Hofmann sugirió una nomenclatura sistemática para los hidrocarburos y sus derivados. Fue adoptada internacionalmente por el Congreso de Ginebra, con algunas modificaciones, en 1892.
Modelos molecularesEditar
Hofmann fue aparentemente el primero en introducir los modelos moleculares en la química orgánica, tras la introducción de la teoría de la estructura química por August Kekule en 1858, y la introducción de fórmulas estructurales impresas por Alexander Crum Brown en 1861. En un discurso pronunciado el 7 de abril de 1865 en la Royal Institution de Londres, mostró modelos moleculares de sustancias orgánicas simples como el metano, el etano y el cloruro de metilo, que había construido a partir de bolas de croquet de mesa de distintos colores conectadas entre sí con finos tubos de latón. El esquema de colores original de Hofmann (carbono = negro, hidrógeno = blanco, nitrógeno = azul, oxígeno = rojo, cloro = verde y azufre = amarillo) ha evolucionado hasta convertirse en el esquema de colores CPK y se sigue utilizando en la actualidad. Después de 1874, cuando van’t Hoff y Le Bel sugirieron de forma independiente que las moléculas orgánicas pueden ser tridimensionales, los modelos moleculares empezaron a adoptar su aspecto moderno.
Voltámetro de HofmannEditar
El voltámetro de Hofmann es un aparato para la electrólisis del agua, inventado por August Wilhelm von Hofmann en 1866. Consta de tres cilindros verticales unidos, generalmente de vidrio. El cilindro interior está abierto en la parte superior para permitir la adición de agua y un compuesto iónico para mejorar la conductividad, como una pequeña cantidad de ácido sulfúrico. En el fondo de cada uno de los dos cilindros laterales se coloca un electrodo de platino, conectado a los terminales positivo y negativo de una fuente de electricidad. Cuando la corriente pasa por el voltámetro de Hofmann, se forma oxígeno gaseoso en el ánodo e hidrógeno gaseoso en el cátodo. Cada gas desplaza al agua y se acumula en la parte superior de los dos tubos exteriores.