Возвратившись в Мюнхен, Вильштеттер с жаром принялся за работу. На этот раз он пошел другим путем, решив окислить тропин до кетона — тропинона, чтобы легче было добраться до тропиновой кислоты и с ее помощью осуществить последующие реакции. Окисление тропина он провел трехокисью хрома и серной кислотой. Потом обработал смесь гидроокисью бария и отфильтровал образовавшийся осадок сульфата и хромата бария. Чтобы смесь лучше фильтровалась, ее пришлось разбавить водой, но при этом получалось слишком большое количество фильтрата. Каждый день, когда приходило время закрывать лабораторию, Вильштеттер переносил огромный фарфоровый плоский сосуд с фильтратом в подвальное помещение и оставлял его там на ночь — испаряться. Утром он сливал концентрированный фильтрат и приступал к очистке тропинона.
С каждым днем исследование атропиновых алкалоидов приносило новые успехи. Стало ясно, что атропин и кокаин близки по своей структуре. Вильштеттеру удалось синтезировать соединение экгонин, которое до сих пор получалось только в результате разложения кокаина.
Успехи молодого исследователя начали вызывать интерес и уважение к нему со стороны других ученых. Даже профессор Эйнхорн снова перешел на прежний дружелюбный тон. Профессор Байер предложил Вильштеттеру место доцента и позаботился о присвоении ему ученого звания. Рихард легко справился с поставленной задачей, ибо профессор Байер назначил темой диссертации исследование группы тропина. Это был излюбленный прием Байера: если он хотел привлечь какого-нибудь молодого способного ученого, он давал ему тему, которую разработал сам избранник и в которой никто другой лучше него не разбирался. Это всегда обеспечивало абсолютный успех диссертанту. Таким же образом профессор поступил когда-то и с Эмилем Фишером.
Теперь у Вильштеттера стало намного больше возможностей для научной работы. Появились первые практиканты. Он расширил исследования алкалоидов, аминов и аминокислот, которые образовывались при их распаде.
В 1901 году профессором химии в Страсбурге назначили Иоганнеса Тиле[381], а на его место был принят Вильштеттер. Перед молодым профессором стояла ответственная задача. Со времен Эмиля Фишера лекции по органической химии включали в себя большой и сложный раздел о синтетических красителях, и поэтому курс лекций требовал углубленной и серьезной подготовки. Мюнхенский университет славился хорошими специалистами по синтетическим красителям, поэтому его выпускников охотно принимали на специализированные предприятия. Особенно полезным для Вильштеттера оказалось приглашение Баденской анилиновой и содовой компании посетить Людвигсхафен и познакомиться с производством синтетических красителей.
Вильштеттер приехал в Людвигсхафен летом 1901 года. Генеральный директор Брунк встретил его по-деловому.
— Это наш самый крупный специалист по азокрасителям, — представил он Вильштеттеру доктора Пауля Юлиуса. — Он познакомит вас с центральной лабораторией. Можете посетить и остальные лаборатории. Цеха осматривать не стоит. Прошу вас, господин профессор, не вступать в разговоры с другими химиками. Вы будете жить в Оппау, а не в Людвигсхафене. Думаю, что вы меня понимаете. Многие производства являются патентными, и мы обязаны соблюдать тайну.
— Вы разрешите мне собрать небольшую коллекцию готовых красителей, химикатов и других веществ, которые я буду использовать для демонстраций на лекциях?
— Разрешаю. Все, что имеется в лабораториях, в вашем распоряжении.
Дни, проведенные в Людвигсхафене, были для Вильштеттера хорошей школой. Здесь он на практике увидел, что значит осуществить химическую реакцию в промышленном масштабе. Возникает много важных вопросов, на которые в лаборатории совсем не обращают внимания. Например, при каждом новом синтезе в лабораторных условиях определяется выход, но мало кого интересует точность измерений до одного процента. А в производстве один процент означает десятки тонн вещества, прибыль в тысячах марок. В лабораториях Людвигсхафена Вильштеттер столкнулся и с другими проблемами, о которых до сих пор просто не знал.
— Нам вообще пока не ясно, чем обусловлен цвет вещества, — говорил доктор Юлиус, — существует теория, согласно которой окрашенные вещества содержат в своей молекуле двойные связи, и, чем больше число двойных связей в молекуле, тем интенсивнее цвет вещества. С другой стороны, считается, что наличие определенных групп атомов в молекулах тоже является причиной появления цвета.
— Да, это так называемые хромофорные группы, — прервал его Вильштеттер.
— Но как влияют хромофорные группы на изменение цвета веществ? Можем ли мы заранее сказать, какие хромофорные группы должны содержаться в данном соединении, чтобы оно обладало соответствующим цветом? На это мы пока не в состоянии ответить.
Учебный год начался с особенно напряженной работы. Вильштеттеру не хотелось бросать исследования алкалоидов, а новые проблемы тоже ждали своего решения. Надо было синтезировать соединения с двойными связями в молекулах, чтобы установить, является ли наличие двойных связей причиной окрашивания веществ.
— Пфаненштиль, начните с хинонов, точнее с орто-хинона. Известно, что пара-хинон обладает желтым цветом; следует ожидать, что орто-хинон из-за большего количества двойных связей должен иметь более интенсивный цвет, если теория верна.
Получение орто-хинона будем проводить по методу Воскресенского?
— Попробуем. Разумеется, во всех случаях следует применять окисление. В качестве исходного продукта возьмите пирокатехин.
Другие сотрудники тоже получили подобные задачи. Кальб должен был синтезировать дифенохинон, Мейер — пара-хинон-моноимин, Пуммерер[382] — хинондиимин…
Рабочий день Вильштеттера был очень напряженным. После утренних лекций он проводил лабораторные занятия со студентами. Послеобеденное время Вильштеттер посвящал работе с сотрудниками, а вечером усаживался за книги, чтобы подготовиться к следующей лекции, или просматривал последние статьи в журналах.
— Берегите здоровье, — часто говорил ему Байер. — Мы, химики, обречены всю жизнь стоять за лабораторным столом и дышать вредными испарениями. Знайте, что всех нас рано или поздно ждет профессиональная болезнь — начнут болеть ноги, и самое уязвимое наше место — легкие.
Вильштеттер действительно чувствовал какое-то недомогание; слабость, боль в ногах. А ведь он был совсем еще молод. Рихард решил заняться своим здоровьем. Он взял лошадь для верховой езды и каждый день по утрам отправлялся в окрестности Мюнхена. Вернувшись домой, он быстро собирался и шел на лекции, которые обычно начинались в восемь часов утра. После утренней прогулки Вильштеттер весь день чувствовал себя чрезвычайно бодрым и работоспособным. Как прекрасно встретить рассвет на лугах, в лесу! Как кристально чист воздух, как зелена трава!
Именно на такой прогулке, когда восходящее солнце залило ярким светом ослепительно молодую зелень, у Вильштеттера родилась мысль, определившая направление исследований и его, и его сотрудников. «Хлорофилл — самый распространенный в природе краситель, но его химический состав и строение пока неизвестны. Вот где можно развернуться!»
Вильштеттер заторопился домой. До лекции еще оставалось время. Он вошел в кабинет и написал письмо, адресованное фирме «Мерк», просил прислать хлорофилл. Как только материал для исследований будет получен, он немедленно начнет работу.
Первый этап в изучении любого природного продукта — получение его в чистом виде. Только после этого можно приступить к анализу, чтобы установить химический состав и строение соединения.
Через несколько недель фирма «Мерк» выполнила заказ. Вильштеттер открыл банку с сине-зеленым воскообразным веществом и огорчился.
381
Фридрих Карл Иоганнес Тиле (1865–1927) — немецкий химик-органик, ассистент Байера, затем профессор общей и экспериментальной химии в Страсбурге (с 1902 г.); в 1899 г. разработал теорию парциальных валентностей, провел исследование нитро- и аминогуанидина (1892 г.) в нитромочевины (1894–1895 гг.), синтезировал инден (1906–1912 гг.), изучал алифатические иодопроизводные (1905–1909 гг.) и азосоединения (1910 г.), ввел в военную практику взрывчатый перманганат серебра (1915 г.). О Тиле см.: Partington J. R., ук. соч., т. 4, с. 847–848; Волков В. А. и др., ук. соч., с. 489–490.
382
Рудольф Пуммерер (р. 1882) — немецкий химик, доктор философии Мюнхенского университета, ученик Димрота.