Wieland, Heinrich Otto

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 28 november 2017; kontroller kräver 24 redigeringar .
Heinrich Otto Wieland
tysk  Heinrich Otto Wieland
Födelsedatum 4 juni 1877( 1877-06-04 ) [1] [2] [3] […]
Födelseort Pforzheim , Tyskland
Dödsdatum 5 augusti 1957( 1957-08-05 ) [1] [2] [3] […] (80 år)
En plats för döden Starnberg , Tyskland
Land
Vetenskaplig sfär biokemi , organisk kemi
Arbetsplats Tekniska universitetet i München , universitetet i Freiburg , Ludwig Maximilian universitetet i München
Alma mater Ludwig Maximilian Universitetet i München
Akademisk examen doktor i filosofisk vetenskap
vetenskaplig rådgivare Johannes Thiele
Känd som gallsyraforskare _
Utmärkelser och priser
Nobelpriset - 1927 Nobelpriset i kemi (1927)
Beställ "Pour le Mérite"
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Heinrich Otto Wieland ( tyska:  Heinrich Otto Wieland ; 4 juni 1877 , Pforzheim , Baden , - 5 augusti 1957 , Starnberg ) var en tysk organisk kemist och biokemist. Vinnare av Nobelpriset i kemi 1927.

Biografi

Han studerade i Stuttgart , Berlin och München . Från 1901 var han filosofie doktor, från 1904 utbildade han sig till lektor. Sedan 1909 har han varit en extraordinär professor, sedan 1913 har han varit medlem av rådet för organisk kemi vid universitetet i München och samtidigt en ordinarie professor vid Technische Hochschule i München . Från 1917 var han professor vid universitetet i Freiburg , och från 1925, ersättare R. Wilstetter , ledde han institutionen för organisk kemi vid universitetet i München.

Vetenskaplig forskning

Wielands huvudsakliga arbete rör kemin av hormoner , steroider , alkaloider , gallsyror , såväl som klorofyll och hemoglobin . Han lade fram (samtidigt med V. I. Palladin ) teorin om dehydrering , som förklarar mekanismen för oxidativa reaktioner, inklusive biologiska oxidationsprocesser.

Forskning om organiska kväveföreningar

Wieland ägnade de första decennierna av sitt vetenskapliga arbete åt intensiva studier av olika organiska föreningar av kväve. I de första arbetena övervägdes interaktionen av kväveoxider N 2 O 3 och N 2 O 4 med alkener [4] . Tetraarylhydraziner och deras framställning genom oxidation av difenylaminer, såväl som deras beteende mot vattenfria syror, har undersökts. Termisk dissociation av tetraarylhydraziner till fria diarylazotradikaler , som kan fångas till exempel med hjälp av NO , upptäcktes först 1911 [5] :

Baserat på ett stort antal sådana observationer kom Wieland till slutsatsen att denna irreversibla dissociation beror på substituenter i bensenringen och gynnas av acceptorsubstituenter.

Genom noggrann oxidation av diarylhydroxylaminer med silveroxid, erhöll Wieland nitroxider med den allmänna formeln R 2 NO • som inte visade någon tendens att dimerisera trots att de var radikaler:

Effekten av alkylmagnesiumsalter på nitrosoföreningar studerades [6] :

Wieland erhöll framgångsrikt nitriloxider RCN→O från nitrosyror genom att dela av salpetersyrlighet och dimeriserade dem även till furoxaner [7] :

Från benshydroxamsyraklorid och hydrazin var det möjligt att erhålla hydrazidoximer , från vilka derivat av N-hydroxitetrazoler syntetiserades genom behandling med salpetersyrlighet; så här erhölls de första derivaten av tetrazol [8] :

Wieland har gjort omfattande forskning om fulminsyra HCN→O [9] [10] [11] [12] [13] . Han etablerade reaktionsmekanismen för den välkända metoden för att framställa detta ämne från etanol , salpetersyra och kvicksilver , och visade att alla mellanprodukter som lagts fram för denna reaktion kunde omvandlas till fulminsyra. Wieland kunde också förklara den sedan länge kända polymerisationen av fulminsyra och visa att endast två polymera fulminsyra, trimer metafulminsyra och tetramer isocyansyra, bildas i den primära reaktionen. Båda dessa syror syntetiserades med metoder som inte lämnade några tvivel om deras struktur.

Steroidforskning

Wielands intresse för gallsyror , som sysselsatte honom i mer än 20 år, uppstod 1912 , när inget viktigt var känt om strukturen av steroider . Han var tvungen att förstå strukturen av en klass av föreningar med bara metoderna för klassisk organisk kemi. I detta arbete fick han utan tvekan värdefullt stöd från studien av strukturen av kolesterol och andra steroler, som utfördes samtidigt av hans vän och kollega Adolf Windaus . Från tjurgalla isolerade Wieland cholsyra och deoxicholsyra . Han kunde visa att båda föreningarna hade ett liknande kolskelett, så att de båda kunde omvandlas till liknande kolansyra genom vattenuttag och efterföljande hydrering. På senare tid har andra gallsyror med hydroxylgrupper i olika positioner isolerats från människo- , gås- och svingalla . Sedan, 1919, lyckades Windaus bryta ner kolesterol till kolansyra genom att ta bort vatten, hydrera det resulterande derivatet och sedan oxidera det med kromsyra . Därmed visades sambandet mellan cholsyror och steroider, och det kunde inte längre råda någon tvekan om att alla dessa föreningar har samma kolskelett.

namn Grov formel R1 _ R2 _ R3 _
Cholic syra C24H40O5 _ _ _ _ _ Åh Åh Åh
Deoxicholsyra C24H40O4 _ _ _ _ _ Åh H Åh
Litokolsyra C24H40O3 _ _ _ _ _ Åh H H
Kolansyra C24H40O2 _ _ _ _ _ H H H

Därefter började Wieland och hans elever fastställa strukturen av steroidskelettet genom sekventiell delning av gallsyror. Nyckeln till att lösa detta problem var hydroxylgruppernas olika reaktivitet. Det visade sig att reaktionerna fortgick lättast med OH-gruppen i A-ringen, medan OH-gruppen vid C 12 -atomen var den minst reaktiva: till exempel var det möjligt att erhålla litocholsyra från deoxicholsyra. Inledningsvis drogs dock inga specifika slutsatser från dessa klyvningsexperiment angående storleken på kolringarna, eftersom många av antagandena byggde på Blanks regel, enligt vilken 1,6- och 1,7-dikarboxylsyror ska ge 5- eller 6-ledade ringar, vid upphettning visade dock ytterligare arbete att så inte alltid var fallet. Detta gällde för delning av ring A, men inte ring C, som ursprungligen ansågs vara 5-ledad. Ytterligare experiment av Wielands grupp gällde bestämning av positionen för den alifatiska sidokedjan. Rosenheims arbete påverkade framstegen i denna riktning, där man, baserat på röntgenstudier, föreslog en ny formel för steroider. Efter en liten modifiering av denna formel visade det sig vara möjligt att förklara alla experimentella resultat från Wieland. Hans arbete med gallsyror spelade en så viktig roll i den efterföljande utvecklingen av steroidkemin att han fick Nobelpriset för det 1927 .

I processen att undersöka gallsyror upptäckte Wieland också de så kallade koleinsyrorna : föreningar som bildas genom interaktionen av gallsyror, särskilt deoxicholsyra, med högre fettsyror , fetter , kolväten och liknande föreningar, vilket ger kolloidala lösningar i vatten. Wieland var också först med att skaffa methylcholanthrene , ett ämne som senare visade sig vara ett starkt cancerframkallande ämne [14] .

Från 1913 , medan han arbetade på gallsyror, undersökte Wieland också paddgift . De har en effekt på hjärtat liknande den hos hjärtglykosider . Från hudutsöndringen av Bufo bufo isolerade han bufotoxin , som visade sig vara suberylargininestern av genin, bufotalin . Vid upphettning med syror gav både genin och toxin samma substans, bufotalien ; det kan omvandlas till kolansyra. Wieland visade att bufotalin skiljer sig från gallsyror främst i strukturen av sidokedjan, som finns närvarande som en omättad δ-laktonring .

Forskning om alkaloider

Wielands första arbete relaterat till alkaloider är 1911 ; i den undersökte han växtmorfin och analyserade dubbelbindningens position i molekylen. Som ett resultat visade Wieland att dubbelbindningen borde ha en annan position än i den tidigare föreslagna versionen av L. Knorr . Detta arbete fortsattes av hans elev, K. Schöpf , som bland annat kunde bekräfta riktigheten av R. Robinsons antagande att den kvävehaltiga sidokedjan är bunden till den kvartära kolatomen; sålunda etablerades slutligen morfinets struktur.

Wielands nästa ämne för forskning var lobelia- alkaloider . Han isolerade framgångsrikt ett stort antal nya baser som är derivat av piperidin och kunde både etablera deras struktur och utföra deras syntes. Medlemmar av den så kallade lobelingruppen av lobelia-alkaloider är: lobelin , lobelanin , lobelanidin , norlobelanin och norlobelanidin . Strukturen bestämdes genom Hoffmanns sönderdelning till 1,7- dibensoylheptan (PhCO(CH2 ) 7COPh ) såväl som genom den kraftiga oxidationsprodukten till skopolinsyra (N-metylpiperidin-a,a'-diättiksyra). Alla dessa alkaloider har syntetiserats i racemisk form och några i optiskt aktiv form. Lobelin produceras för närvarande i industriell skala för användning inom medicin ; den stimulerar andningscentret och används för att underlätta och stärka andningen .

Den andra gruppen av lobelia-alkaloider som Wieland var involverad i är den så kallade lelobingruppen , som inkluderar 4 alkaloider: racemisk lelobanidin, (-)-lelobanidin I, (+)-norlelobanidin och (-)-lelobanidin II. De skiljer sig i den första gruppen i kolskelettet och är aminodioler. Sammansättningen av den tredje gruppen av lobelia-alkaloider fastställdes också - lobiningruppen . Den innehåller 4 baser, varav två är ketoalkoholer (lobinin och isolobinin), och de andra två är dioler (lobinanidin och isolobinanidin). Alla har en kol-kol dubbelbindning.

Mellan 1937 och 1943 utförde Wieland den första framgångsrika studien av kalbass-kurare , och isolerade från detta ämne och från barken av den giftiga stryknosen en serie kristallina och homogena alkaloider (C-kurarin I, II och III; C-toxiferin I och II; toxiferin II, C-dihydrotoxiferin I och C-isodihydrotoxiferin). Vissa av dessa kvartära ammoniumsalter har visat mycket stark curariform aktivitet och extremt hög toxicitet .

En annan grupp av mycket giftiga föreningar av intresse för Wieland inkluderar gifterna från den bleka doppingen . Han kunde isolera de två kristallina komponenterna av gifterna amanitin och falloidin . Phalloidin har föreslagits vara en hexapeptid , bestående av 1 molekyl cystein , 2 molekyler alanin , 2 molekyler 2-hydroxiprolin och 1 molekyl α-hydroxitryptofan. Senare studier av hans son, Theodor Wieland, visade dock att denna polypeptid har en något annorlunda struktur, eftersom dess hydrolys resulterade i 2 molekyler L - alanin , 1 molekyl D- treonin , 1 molekyl L-allohydroxyprolin, 1 molekyl av L-alanin. L-hydroxitryptofan, 1 molekyl L-cystein och 1 molekyl L-γ,δ-dihydroxyleucin.

Olika paddarters körtelsekret innehåller ett antal basämnen utöver de redan nämnda steroidlaktonerna. Wieland kunde isolera bufotenin, bufotenidin och buftionin och visa att de är indolderivat. Bufotenin har karakteriserats som N-dimetyl-5-hydroxitryptamin, det vill säga som ett derivat av tryptofan, och bufotenidin som dess inre kvartära salt.

Forskning om pteriner

På 1920-talet Wieland tog upp insektspigment , främst pteriner . Dessförinnan, redan 1889-1891. F. G. Hopkins kristalliserade det vita pigmentet från kålmalen och isolerade något senare det gula pigmentet från citrongräsmalen i ett amorft förorenat tillstånd. Men dessa upptäckter fick lite uppmärksamhet och beaktades inte på grund av Hopkins felaktiga slutsats att kålpigmentet var analogt med urinsyra . 1925 , med deltagande av S. Schöpf, R. Purmman, V. Koshary och andra, påbörjade Wieland en omfattande studie av fjärilspigment. Från citrongräsfjärilen kunde han isolera det gula pigmentet xanthopterin , och från tiotusen kålfjärilar fick han huvudpigmentet leukopterin , som han omedelbart identifierade som annorlunda än urinsyra. Därefter bekräftades strukturerna av leukopterin, xantopterin och isoxantopterin genom syntes.

Dehydreringsforskning

Wieland har studerat dehydrering sedan 1912 . Oxidationsprocesser som inträffade i den levande cellen övervägdes av många fysiologer fram till 1912 genom aktivering av syre : man trodde att oxidation involverade verkan av ett respiratoriskt enzym eller att aktivt syre uppträdde i form av peroxider (teorin om Engler och Bach) . I enlighet med den nya idén som Wieland föreslog 1912, beror oxidationsprocesser på aktiveringen av substratet , vilket leder till försvagning av vätebindningar och sedan till eliminering av väteatomer . Men inte ens denna teori var helt ny. Liknande idéer uttrycktes av Schmiedeberg (1881), Traube (1882) och Pfeffer (1889), men de lyckades inte få acceptans eftersom övertygande experimentella bevis inte erhölls.

Wieland började sedan skaffa en experimentell grund för sin teori om dehydrering. Hans första mål var att ta reda på om katalytisk hydrering på palladium kunde vara reversibel. Han lyckades åstadkomma dehydrering av ett antal reaktiva organiska föreningar, såsom dihydronaftalen och dihydroantracen. Med hjälp av palladium i frånvaro av syre omvandlades vattenhaltiga eller våta aldehyder av palladium till karboxylsyror , vilket tolkades som dehydrering av aldehydhydrat. Det faktum att elementärt syre inte är väsentligt för oxidationsprocesser har visats genom experiment där etylalkohol kan dehydreras till acetaldehyd genom inverkan av kinon eller metylenblått enbart , varvid de senare ämnena fungerar som väteacceptorer.

I ett försök att utveckla modellreaktioner för biologiska dehydreringsprocesser har omfattande forskning gjorts om oxidation av olika organiska och oorganiska föreningar som skulle kunna tolkas som dehydrering, såsom katalytiskt avlägsnande av väte i närvaro av palladium från fosforsyra , hypofosforsyra . syra och myrsyra . Förbränningen av kolmonoxid tolkades som dehydrering av myrsyra bildad som en mellanprodukt, och oxidationen av indigo tolkades som dehydrering till dehydroindigo, följt av omarrangemang och sönderdelning till indigo och isatin .

Ungefär samtidigt som Wieland började forska om dehydrering riktade O. Warburg också uppmärksamheten på oxidationsprocesser (1914). Men till skillnad från Wieland förklarade han oxidationsprocesserna i levande organismer inte genom aktivering av väte, utan genom aktivering av syre av en metall, särskilt järn, och i många fall kunde han bevisa riktigheten av denna teori. Under de följande åren utvecklades mycket livliga tvister på två synpunkter. Resultatet av detta har blivit att biologiska oxidationsprocesser har studerats mycket intensivt, och detta har lett till många viktiga upptäckter. Det är nu känt att både substratberoende aktivering och syreberoende aktivering spelar en roll i cellulär andning , och att det ofta finns en kombination av de två processerna, drivna å ena sidan av dehydraser och å andra sidan av oxidaser .

Utmärkelser och erkännande

Heinrich Wieland-priset är namngivet till hans ära . Han var en utländsk medlem av Royal Society of London (1931) [15] , US National Academy of Sciences (1932) [16] och American Academy of Arts and Sciences ; hedersmedlem av Chemical Society of London , Rumänska Chemical Society, Japanese Academy of Sciences , Indian Academy of Sciences ; ledamot av akademierna i München, Göttingen, Heidelberg och Berlin; motsvarande medlem av vetenskapsakademin i Sovjetunionen . Han hade hedersexamen från det tekniska universitetet i Darmstadt , universitetet i Freiburg och universitetet i Athen .

Familj

Heinrich Wieland var gift med Josephine Bartmann. Deras äktenskap gav fyra barn - tre söner och en dotter.

Personliga egenskaper

Samtida mindes Wieland som en balanserad och förnuftig person, utrustad med enastående kapacitet för arbete och intelligens. Han präglades av både blygsamhet och en stark känsla för rättvisa. Utöver vetenskap visade Heinrich Wieland också ett aktivt intresse för konsten, särskilt för måleri och musik. Det var ofta musikaliska möten i hans hus, som han själv var med i i sin ungdom.

Stora verk

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 Heinrich Otto Wieland // Encyclopædia Britannica 
  2. ↑ 1 2 Heinrich Otto Wieland // Brockhaus Encyclopedia  (tyskt) / Hrsg.: Bibliographisches Institut & FA Brockhaus , Wissen Media Verlag
  3. ↑ 1 2 Heinrich Otto Wieland // Gran Enciclopèdia Catalana  (kat.) - Grup Enciclopedia Catalana , 1968.
  4. ↑ Wieland H. Zur Kenntniss der Pseudonitrosite // Liebigs Ann. Chem., 1903, v. 329, sid. 225–268
  5. ↑ Wieland H. Tetraphenylhydrazin und Hexaphenyläthan (IX. Abhandlung über aromatische Hydrazine) // Liebigs Ann. Chem., 1911, v. 381, sid. 200–216
  6. ↑ Wieland H., Roseeu A. Zur Kenntnis des Diphenyl-hydroxylamins // Chem. Ber., 1912, v. 45, sid. 494–499
  7. ↑ Wieland H., Semper L. Zur Kenntniss der Benznitrolsäure // Ber. Dtsch. Chem. Ges., 1906, v. 39, sid. 2522–2526
  8. ↑ Wieland H. Zur Kenntnis der Hydrazid-oxime // Ber. Dtsch. Chem. Ges., 1909, v. 42, sid. 4199–4206
  9. ↑ Wieland H., Hess H. Die Polymerisation der Knallsäure // Ber. Dtsch. Chem. Ges., 1909, v. 42, sid. 1346–1363
  10. ↑ Wieland H. Eine neue Knallsäuresynthese. Über den Verlauf der Knallsäurebildung aus Alkohol und Salpetersäure // Ber. Dtsch. Chem. Ges., 1907, v. 40, sid. 418–422
  11. ↑ Wieland H. Zwei neue Wege zur Knallsäure // Ber. Dtsch. Chem. Ges., 1909, v. 42, sid. 820–822
  12. ↑ Wieland H. Über die Bildung der Knallsäure aus Alkohol // Ber. Dtsch. Chem. Ges., 1910, v. 43, sid. 3362–3364
  13. ↑ Wieland H. Die Knallsäure, Sammlung Chemischer und Chemisch technischer Vorträge // Enke, 1909, v. 114, sid. 385–461
  14. ↑ Wieland H., Dane E. // Hoppe-Seyl. Z., 1933, v. 219, sid. 240
  15. ↑ Wieland; Heinrich Otto (1877 - 1957  )
  16. ↑ Heinrich Wieland Arkiverad 18 augusti 2018 på Wayback Machine  

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Tematiska platser
Ordböcker och uppslagsverk
Släktforskning och nekropol