August Wilhelm von Hofmann

Hofmanns arbete omfattade ett brett spektrum av organisk kemi.

Organisk syntesRedigera

Hofmann bidrog i hög grad till utvecklingen av tekniker för organisk syntes, som hade sitt ursprung i Liebigs laboratorium i Giessen. Hofmann och John Blyth var de första som använde termen ”syntes” i sin artikel ”On Styrole, and Some of the Products of Its Decomposition”, som föregick Kolbes användning av termen med några månader. Det som Blyth och Hofmann kallade ”syntes” gjorde det möjligt för dem att dra slutsatser om hur styrol är beskaffat. En senare artikel, Muspratt och Hofmanns ”On Toluidine”, beskrev några av de första ”syntetiska experimenten” (syntetische Versuche) inom den organiska kemin. Även om det slutliga målet med sådana experiment var att på konstgjord väg framställa naturligt förekommande ämnen, var ett sådant mål inte praktiskt möjligt att uppnå vid den tidpunkten. Det omedelbara syftet med tekniken var att tillämpa kända reaktioner på en mängd olika material för att upptäcka vilka produkter som kunde bildas. Att förstå ett ämnes bildningsmetod var ett viktigt steg för att placera det i en taxonomi av ämnen som höll på att utvecklas. Denna teknik blev grunden för Hofmanns forskningsprogram. Han använde organisk syntes som en undersökningsmetod för att öka den kemiska förståelsen av reaktionsprodukter och de processer genom vilka de bildades.

Koltjära och anilinerEdit

Hofmanns första forskningsundersökningar, som utfördes i Liebigs laboratorium i Giessen, var en undersökning av de organiska baserna i koltjära. Hofmann lyckades isolera Kyanol och Leucol, baser som tidigare rapporterats av Friedlieb Ferdinand Runge, och visade att Kyanol nästan helt utgjordes av anilin, som tidigare visat sig vara en nedbrytningsprodukt från växtfärgen indigo. I sin första publikation (1843) visade han att en mängd olika ämnen som i den samtida kemiska litteraturen hade identifierats som erhållna från stenkolstjärnenafta och dess derivat alla var en enda kvävebaserad bas, anilin. Bland dessa fanns Kyanol, Carl Julius Fritzsches anilin, Otto Unverdorbens krystallin och Nikolai Zinins bensidam. Mycket av hans efterföljande arbete utvecklade ytterligare förståelsen av de naturliga alkaloiderna.

Hofmann drog en analogi mellan anilin och ammoniak. Han ville övertyga kemisterna om att organiska baser kunde beskrivas i termer av derivat av ammoniak. Hofmann lyckades omvandla ammoniak till etylamin och föreningarna dietylamin, trietylamin och tetraetylammonium. Han var den förste kemist som syntetiserade de kvartära aminerna. Hans metod för att omvandla en amid till en amin är känd som Hofmanns omarrangemang.

Men medan primära, sekundära och tertiära aminer var stabila när de destillerades vid höga temperaturer under alkaliska förhållanden, var de kvartära aminerna det inte. Uppvärmning av kvartär tetraetylammoniumhydroxid gav tertiär trietylaminångor. Detta blev grunden för det som nu är känt som Hofmann-eliminering, en metod för att omvandla kvartära aminer till tertiära aminer. Hofman tillämpade metoden framgångsrikt på coniin, det kolinergiska giftet från skock, för att få fram den första strukturen för en alkaloid. Hans metod fick stor betydelse som ett verktyg för att undersöka alkaloiders molekylära strukturer och tillämpades så småningom på bland annat morfin, kokaamin, atropin och tubokurarin. Koniin blev så småningom den första av alkaloiderna som syntetiserades artificiellt.

1848 utvecklade Hofmanns elev Charles Blachford Mansfield en metod för fraktionerad destillation av stenkolstjära och separerade bensen, xylen och toluen, vilket var ett viktigt steg mot utvecklingen av produkter från stenkolstjära.

1856 försökte Hofmanns elev William Henry Perkin syntetisera kinin vid Royal College of Chemistry i London när han upptäckte det första anilinfärgämnet, mauvein. Upptäckten ledde till att ett stort antal konstgjorda färgstarka textilfärgämnen skapades, vilket revolutionerade modevärlden. Hofmanns forskning om rosanilin, som han framställde för första gången 1858, var början på en rad undersökningar om färgämnen. År 1863 visade Hofmann att anilinblått är ett trifenylderivat av rosanilin och upptäckte att olika alkylgrupper kunde föras in i rosanilinmolekylen för att framställa färgämnen med olika lila eller violetta färger, som blev kända som ”Hofmanns violetter”. År 1864 bekräftade Hofmann att magenta endast kan framställas genom oxidation av kommersiellt förekommande anilin där isomeriskt ortotoluidin och paratoluidin förekommer som föroreningar, inte från rent anilin. Andra elever till Hofmann som blev involverade i den brittiska färgämnesindustrin är Edward Chambers Nicholson, George Maule och George Simpson. Efter sin återkomst till Tyskland fortsatte Hofmann att experimentera med färgämnen och skapade slutligen kinolinrött 1887.

Hofmann studerade kvävebaser, bland annat utvecklade han metoder för att separera blandningar av aminer och framställde ett stort antal ”polyammonier” (diaminer och triaminer som etylendiamin och dietylendiamin). Han arbetade tillsammans med Auguste Cahours med fosforbaser mellan 1855 och 1857. Tillsammans med honom framställde Hofmann 1857 den första alifatiska omättade alkoholen, allylalkohol, C3 H5OH. Han undersökte också dess derivat, allylisotiocyanat (senapsolja), 1868, och studerade olika andra isocyanater och isonitriler (isocyanider eller karbylaminer).

Hofmann utvecklade också en metod för att bestämma vätskors molekylvikter utifrån ångdensitet. Hofmann isolerade sorbinsyra från rönnbärsolja 1859, en kemisk förening som i stor utsträckning används som livsmedelskonserveringsmedel.

Inspirerad av Auguste Laurent föreslog Hofmann 1865 en systematisk nomenklatur för kolväten och deras derivat. Den antogs internationellt av Genèvekongressen, med vissa ändringar, 1892.

Molekylära modellerRedigera

Hofmann var tydligen den förste som införde molekylära modeller inom organisk kemi, efter August Kekules introduktion av teorin om kemisk struktur 1858 och Alexander Crum Browns introduktion av tryckta strukturformler 1861. Vid en fredagskvällsdiskussion vid Royal Institution i London den 7 april 1865 visade han molekylära modeller av enkla organiska ämnen som metan, etan och metylklorid, som han hade låtit konstruera med hjälp av olikfärgade bordskrocketbollar som var sammankopplade med tunna mässingsrör. Hofmanns ursprungliga färgschema (kol = svart, väte = vitt, kväve = blått, syre = rött, klor = grönt och svavel = gult) har utvecklats till CPK-färgschemat och används än idag. Efter 1874, när van’t Hoff och Le Bel oberoende av varandra föreslog att organiska molekyler kan vara tredimensionella, började molekylmodellerna anta sitt moderna utseende.

Hofmann voltameterRedigera

Hofmann voltameter är en apparat för elektrolysering av vatten, uppfunnen av August Wilhelm von Hofmann 1866. Den består av tre sammanfogade upprättstående cylindrar, vanligtvis av glas. Den inre cylindern är öppen upptill för att möjliggöra tillsättning av vatten och en jonisk förening för att förbättra ledningsförmågan, t.ex. en liten mängd svavelsyra. En platinaelektrod placeras i botten av var och en av de två sidocylindrarna och ansluts till de positiva och negativa terminalerna på en elkälla. När strömmen går genom Hofmanns voltameter bildas gasformigt syre vid anoden och gasformigt väte vid katoden. Varje gas tränger undan vatten och samlas i toppen av de två yttre rören.