Результаты исследований, начатых Вильштеттером у профессора Эйнхорна, пока не позволили расшифровать строение кокаина. Работа требовала продолжения, но атому помешали сложные обстоятельства.
Получить место доцента оказалось невозможным, поэтому Вильштеттер решил устроиться в качестве частного ученого. В лаборатории Байера также не было свободного места. Оставался единственный выход — начать работу в студенческой лаборатории. Вильштеттер заплатил положенную сумму и получил рабочее место.
Студентов в лаборатории было очень много, поэтому Рихард мог использовать печи для элементарного анализа лишь во внеурочное время. Он приходил на рассвете, чтобы к десяти часам утра успеть закончить опыт. К неудобствам он уже привык, как вдруг появилось новое осложнение. Однажды утром, когда он разогрел печи и уже подготовил прибор для экстракции, в лабораторию вошел профессор Эйнхорн. Лицо его покраснело от волнения.
— Вильштеттер, я запрещаю вам работать с кокаином. Это моя область, и если вы писали у меня диссертацию, это вовсе не значит, что вы имеете право продолжать исследования в этой области!
Вильштеттер посмотрел на него с недоумением. Наука не двор, чтобы оградить его и сказать: «Это мое! Никто не имеет права входить сюда!»
— Профессор Эйнхорн, вы забываете, что в Бреслау профессор Ладенбург работает над этими же проблемами, а в Болонье Джакомо Чамичан изучает алкалоиды.
— Это меня не интересует. Здесь же, в Мюнхене, кроме меня с кокаином не будет работать никто.
Эйнхорн быстро направился к выходу и чуть не столкнулся с профессором Байером. Узнав причину неожиданного посещения Эйнхорна, Байер предложил мудрое решение:
— Не раздражайте Эйнхорна. Оставьте пока кокаин и начните исследование атропина. Между этими двумя алкалоидами есть сходство. При их разложении получаются довольно близкие по составу продукты.
— Да, но с атропином работает Мерлинг.
— Мерлинг человек старый. Он может не успеть довести до конца свои исследования.
Вильштеттер решил продолжить изучение алкалоидов так, чтобы не вызвать негодования Эйнхорна и Мерлинга. При гидролизе и сильном окислении атропина Мерлинг получил тропиновую кислоту, содержащую восемь углеродных атомов и один атом азота, который замыкает цепь в пятичленное кольцо. Теперь новая задача — синтез этого соединения. У Вильштеттера уже была идея — подвергнуть обработке дииодид пимелиновой кислоты аммиаком.
Опыты привели к неожиданным результатам: получилось соединение с пятичленным кольцом.
В следующем семестре Мерлинг прекратил работу вообще, и теперь можно было свободно заниматься атропином.
Вильштеттер вступил в переговоры с фирмой «Мерк» в Дармштадте по поводу поставки очень дорогого сырья. Фирма согласилась на сравнительно низкую цену при условии, что результаты исследований будут предоставлены фирме.
Основная проблема была связана с тропином, вторичным спиртом, который получается при омылении атропина. Как связаны в цепи восемь атомов углерода и один азота? Число ампул с полученными продуктами разложения и производными росло. Росло и нетерпение молодого ученого, но решение не давалось в руки.
Однако терпение и упорство победили.
А. Виндаус[380]Был теплый летний день 1895 года. Лаборатория опустела, все разъехались на каникулы. Вильштеттер тоже собирался уехать, но перед отъездом все-таки решил проверить некоторые свои предположения. Он поместил в пробирку йодистый метил, эфир тропиновой кислоты, раствор карбоната калия и начал нагревать смесь. Вскоре на поверхности появились маслянистые капли. Рихард проверил растворимость полученного продукта. Он растворялся в эфире. Судя по свойствам, продукт должен был соответствовать третичному амину. Не верилось, что вопрос с тропином был решен. Оставалось систематически и последовательно провести все исследования.
На следующий день Вильштеттер уехал к своей матери в Арльберг, потом гостил у отца, работавшего в Нью-Йорке, но мысль об отложенной работе преследовала его повсюду.
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.
