Эрнст Отто Фишер

В 1952 году Эрнст Отто Фишер разобрался в строении ферроцена — вещества, которое к тому моменту уже умели получать, но не понимали, как оно устроено. Ответ оказался настолько непохожим на всё известное, что объяснить устойчивость молекулы удалось лишь после развития теории молекулярных орбиталей. Через двадцать один год за работы по химии металлорганических сэндвичевых соединений он получил Нобелевскую премию — вместе с Джеффри Уилкинсоном, с которым до этого жёстко соперничал.

Фишер родился 10 ноября 1918 года в Сольне под Мюнхеном, в семье профессора физики Мюнхенской технической высшей школы Карла Тобиаса Фишера и Валентины Фишер. Он был третьим ребёнком. В 1937 году окончил Мюнхенскую гимназию Терезы, затем проходил военную службу: с 1939 по 1944 год служил офицером в Польше, Франции и России.

Химия вошла в его жизнь на войне. В зимнем семестре 1941/42 года, во время учебных каникул, он слушал лекции Вальтера Хибера по неорганической химии и вместо запланированной истории искусства начал изучать химию в Мюнхенской технической высшей школе. Раненым на войне в России он попал в американский плен и был выпущен осенью 1945 года. После этого вместе с однокурсниками восстанавливал разрушенный институт на Аркисштрасе и продолжил учёбу.

Ферроцен: спор о том, как устроена молекула

В 1949 году Фишер получил диплом с отличием и стал научным сотрудником у Хибера. В начале 1952 года он обратил внимание на статью в журнале Nature об открытии ферроцена — на неё указал отец. В том же году защитил кандидатскую диссертацию по неорганической химии под руководством Хибера, темой которой был механизм реакции оксида углерода с солями никеля(II) и кобальта(II) в присутствии дитионит- и сульфоксилат-ионов. Публикации по ферроцену сделали его имя, и к тому времени у него уже было предложение о работе в большой химической компании.

Ферроцен открыли в 1951 году независимо друг от друга две группы: Томас Дж. Кили и Петер Л. Поусон из университета Дюкейн, а также Сэмьюэл А. Миллер, Джон А. Тэббот и Джон Ф. Тремэйн из «Британской кислородной компании». В 1952 году Джеффри Уилкинсон и Роберт Б. Вудворт из Гарвардского университета на основании данных инфракрасной спектроскопии и обнаруженного диамагнетизма предложили для него «сэндвичевую» структуру, не имевшую на тот момент аналогов. Фишер серьёзно сомневался в предложенной первооткрывателями структуре с одинарной связью между атомами железа и углерода. С помощью рентгеноструктурного анализа он совместно с Вольфгангом Пфабом в Мюнхене подтвердил сэндвичевое строение ферроцена; независимо от них аналогичную работу выполнили Филипп Франк Айланд и Рэй Репински в Университете штата Пенсильвания.

Двумя годами позднее Фишер защитил докторскую диссертацию «Соединения металлов с циклопентадиеном и инденом» в Мюнхенском техническом университете, где в следующем году получил должность приват-доцента. В 1956 году уехал на несколько месяцев в командировку в США. В обеих группах — Фишера в Мюнхене и Уилкинсона в Гарварде — за несколько лет синтезировали дюжину новых бисциклопентадиенильных комплексов других переходных металлов и их производные. С открытием кобальтоцена и никелоцена Фишер представил металлоцены соседних с железом элементов; с 1954 года началось открытие так называемых полусэндвичевых комплексов.

Дибензолхром и дорога к Нобелевской премии

Основу для будущей премии Фишер заложил в 1955 году вместе с аспирантом Вальтером Хафнером и Эрвином Вайссом: они синтезировали и определили структуру дибензолхрома — вещества, существование которого Фишер постулировал из теоретических предположений. В этом соединении два формально нейтральных бензольных кольца связаны с незаряженным атомом хрома, и это доказало, что в сэндвичевых соединениях присутствует новый для металлоорганической химии тип связи.

Нобелевскую премию по химии за 1973 год Фишер и Уилкинсон получили «за их независимо друг от друга проведённые пионерские работы в области химии так называемых металлорганических сэндвичевых соединений». Шведская королевская академия наук в пресс-релизе сформулировала суть так: они не были теми, кто синтезировал первый «сэндвич», но им впервые удалось понять необычную природу этого соединения и её концептуальное значение. На церемонии Ингвар Линдквист сказал Фишеру по-немецки, что открытия новых принципов связей и структур всегда были значимыми моментами в истории химии и что Фишер внёс выдающийся вклад в одно из таких открытий.

Работы по химии связи металл-углерод вызвали большой интерес, и металлорганическая химия распространилась по исследовательским лабораториям мира. Практическое применение сэндвичевых соединений Фишера не очень волновало: он сосредоточивался на фундаментальных исследованиях. Его последователям Вальтеру Хафнеру и Райнхардту Жира в конце 1950-х годов удалось продвинуть металлорганические соединения в производство с помощью разработки так называемого Вакер-процесса.

Карбены Фишера

Наряду с сэндвичевыми комплексами Фишер вёл новаторскую работу в других областях металлорганической химии. Карбены общей формулы CX2, включающие двухвалентный углерод, были известны в органической химии как высокореактивные короткоживущие вещества, часто представляемые только в качестве переходного состояния; лишь в 1960-х годах их охарактеризовали и подтвердили их существование спектроскопически. Тем удивительнее был синтез, который Фишер в 1964 году выполнил совместно с Альфредом Маасбёлем: он описал первый стабильный представитель неизвестного класса соединений — металлокарбенов, металлокомплекса с двойной связью металл-углерод. Представителей этого класса называют в его честь «карбенами Фишера»; они стали ценными строительными блоками для органического синтеза и используются, например, в реакции Дётца.

Сам Фишер опубликовал более 50 работ по этой теме между 1964 и 1973 годом. Другие группы — Ричарда Ройса Шрока, Майкла Лапперта и Джозефа Чатта — подхватили тему. В 1975 году Шрок открыл карбеновые комплексы ниобия и тантала, обладающие гораздо большей реакционной способностью, чем «карбены Фишера»; «карбены Шрока» применяются в ряде многотоннажных процессов, например в реагенте Теббе для метиленирования кетонов или в катализаторе Граббса для метатезиса олефинов. Вольфганг А. Херманн открыл первый комплекс с мостиковым карбеновым лигандом.

В год получения Нобелевской премии, 1973-й, Фишер вместе с аспирантом Герхардом Крайсом открыл металлокарбины — металлокомплексы с тройной связью металл-углерод. Это открытие привело в дальнейшем к пониманию важнейших производственных каталитических процессов, таких как метатезис олефинов.

Кафедра, ученики и характер

В 1957 году Фишер был назначен экстраординарным профессором в Мюнхенском университете имени Людвига и Максимилиана. Отклонив приглашение в Йенский университет имени Фридриха Шиллера, в 1959 году он стал там ординарным профессором — преемником Франца Хайна. В следующем году отклонил приглашение на кафедру неорганической химии в университете Марбурга, а в 1964 году унаследовал от своего учителя Вальтера Хибера место заведующего кафедрой неорганической химии в Мюнхенской технической высшей школе. Эту должность он занимал до выхода на пенсию в 1985 году — 21 год. Преемником был приглашён Вольфганг А. Херманн из университета Франкфурта-на-Майне, который с 1995 по 2019 год был президентом Мюнхенского технического университета.

В 1969 году Фишер был лектором в университете Висконсина, в 1971-м — приглашённым профессором в университете Флориды в Гейнсвилле и первым лектором по неорганической химии в секции западного побережья Тихого океана Американского химического общества, в 1973-м — приглашённым профессором в MIT и в университете Рочестера. За весь период академической работы он руководил в своей научной группе более 200 дипломными работами, кандидатскими и докторскими диссертациями. Многие его выпускники приглашались на академические должности или достигали высоких руководящих позиций в химической индустрии; среди них Хенри Бруннер, Карл Хайнц Дётц, Александр Филлиппоу, Макс Херберхольд, Герхард Е. Херберих, Готтфрид Хуттнер, Корнелиус Герхард Крайтер, Йорн Мюллер, Ульрих Шуберт, Арнд Фоглер, Хельмут Вернер, Дитмар Сейферт, Роберт Анджелици и дипломник Вольфганг А. Херманн. «Школа Фишера» — пример «академического школообразования», формирования обширных научных групп. Около 450 статей по металлорганическим соединениям опубликовал Фишер за период научной активности, из них более 200 — по комплексам металлов с ароматическими органическими соединениями.

Фишер был сооснователем (1964) и в течение нескольких десятилетий региональным редактором журнала Journal of Organometallic Chemistry. Он занимал должности в главном комитете и сенате Немецкого научно-исследовательского общества, в Немецкой службе академических обменов, был одним из кураторов Немецкого музея в Мюнхене. Как гуманист, помнивший времена национализма, он выступал против контроля исследований и против политических крайностей; при этом зачастую выделялся боевой и импульсивный характер. Во времена студенческих беспорядков 1968 года на лекции по гидридам металлов он цитировал «Изгнание бесов» из книги «Mein Kampf» и ссылался на «Цитаты Мао Цзэдуна», умолял студентов сконцентрироваться только на науке как на «духовном вызове» и решительно противопоставлял себя экстремистски настроенным студентам. В лекциях он делал ставку на наглядные эксперименты и искал связи с историей культуры и литературы, потому что воспринимал химию как культурное достижение.

К своим ученикам он предъявлял высокие требования: по его мнению, они не должны были ни курить, ни жениться. Долгое время Фишер и сам был холостяком и женился на Траудль Хаас только после выхода на пенсию. При этом он умел воодушевить учеников, поддерживал с ними тесные связи и относился к ним как к семье; у него был дом в Лойташе в Австрии, куда он приглашал коллег кататься на лыжах. Вплоть до смерти он был самым возрастным живущим немецким лауреатом Нобелевской премии. Похоронен 26 июля 2007 года на кладбище в Золльне в родовом захоронении рядом с родителями.

Что осталось после Фишера

Технический университет Мюнхена ввёл в 2010 году «преподавательскую премию Эрнста Отто Фишера» за отличия в преподавательской деятельности и назвал в его честь улицу в научном парке Гархинг. В октябре 2012 года в Авентийской гимназии в Бургхаузене стартовала ежегодная программа повышения квалификации преподавателей со всей Баварии — «семинар Э. О. Фишера»: баварский химический преподавательский состав в течение выходных слушает лекции профессоров Мюнхенского технического университета по актуальным проблемам химии. К 100-му дню рождения Фишера, в октябре 2018 года, в Германии выпустили памятные монеты из серебряного сплава стерлинга номиналом 20 евро со структурой дибензолхрома и гуртовой надписью «Естественные науки — ни хорошие, ни плохие», а Deutsche Post AG — марки ценностью 70 центов; первым разрешённым днём использования стало 2 ноября 2018 года, эскиз принадлежит художнику Томасу Мейеру из Берлина.

Вопросы о Фишере

Правда ли, что Фишер не открывал ферроцен?

Да, ферроцен открыли в 1951 году две другие группы — Кили с Поусоном и Миллер с Тэбботом и Тремэйном. Фишер в 1952 году установил его структуру, а Нобелевскую премию получил за понимание природы сэндвичевых соединений.

Почему премию дали вместе с Уилкинсоном?

Они работали независимо друг от друга и оба пришли к пониманию сэндвичевой структуры. Формулировка Нобелевского комитета говорит именно о независимо проведённых пионерских работах по химии металлорганических сэндвичевых соединений.

Что такое карбены Фишера?

Так называют металлокарбены — комплексы с двойной связью металл-углерод, первый стабильный представитель которых был описан Фишером в 1964 году совместно с Альфредом Маасбёлем.

Сколько лет он заведовал кафедрой в Мюнхене?

Двадцать один год: он занял место Вальтера Хибера в 1964 году и оставался в должности до выхода на пенсию в 1985 году.