Vladimir Prelog (1983) - A Look Back at 118 Semesters of Studying Chemistry (German Presentation)

The way he delivers his first lecture in Lindau, the organic chemist Vladimir Prelog can be seen to personify the dramatic sweeping away of the Austrian monarchy and the establishment of a new European map after WWI

Mr Chairman, Ladies and Gentleman, when I was invited this year to hold a lecture in Lindau my first thought – with all the young scientists present here today – was to talk about the huge changes that have taken place in the views held, the methodology and in the purpose of organic chemistry over the last 50 years. However, I came to the conclusion that this was too great a task and restricted myself to describing only a few of these changes, with examples from my own scientific career. And even this task can only be dealt with superficially in the short time available. The selection of examples is by its nature very subjective. We have a saying that the young always overestimate their future and the old their past. May I ask you right at the start of my talk to indulge me if I unavoidably slip up here a little. My first slide quotes from an old book on alchemy - I think it needs to be a little darker. I use this to show that even back then the study of chemistry was changing rapidly. Conducting research in the field of chemistry means you remain an eternal student. To justify my title I need to briefly outline my career which will form a time line for my elaborations. I was born in Sarajevo in 1906, then the capital city of Bosnia and Herzegovina which was a province of the Austro-Hungarian Empire in those days. The city had a bad reputation in the Western world, something I became very much aware of when, after my first visit to the United States of America in 1950, I had to obtain a so-called sailing permit, meaning confirmation that I had paid my taxes in the States. The conversation with the somewhat elderly tax official in charge went something like this: Tax official, "Where are you from Professor?" Me, "Zurich. He said, "Zurich, Sweden?" Me, "No, Zurich Switzerland." He was evidently somewhat put out,"But you were not born in Zurich. Where were you born?" Me: "Sarajevo". Tax official, with relief: "Ha, that's the place where all this mess started." He was obviously referring to the murder of the heir to the throne and his wife, considered then and now as the direct cause of World War I. Here it is worth mentioning that, as a school pupil, I stood not far off from where the assassination took place with the task of throwing flowers in front of the illustrious visitors' carriage. Here, as so often in later life, I was a bystander and onlooker of momentous events. Although it determined my choice of degree studies, I need to leave out the period between 1914 up until the autumn of 1924 which took 118 semesters at the technical University of applied sciences in Prague. I would briefly like to emphasise the important role which secondary school teachers exercised on their pupils' choice of career. I had an outstanding chemistry teacher called Ivan Kuria. Under his tutelage, I wrote my first completely trivial tract on chemistry at the age of 15. The fact that a prestigious chemistry journal accepted this work underscores the then very low standard of writing on chemistry. During the first 3 semesters I devoted my time to very big problems of natural science and philosophy. My hope was that I would one day succeed in contributing to solving these problems. My favourite books were Poincaré's "Science and Hypothesis" and Mach's "Science of Mechanics. A Critical and Historical Account" and the like. There was a gaping void between the spiritual heights of my nightly reading sessions and the day-to-day grind in the anorganic and analytical laboratory. Kant aptly expressed my feelings back then, "Concepts without percepts are empty; percepts without concepts are blind." In the fourth semester, when I took the post of assistant of the laboratory for organic chemistry where I was doing my internship, I was lucky enough to find a mentor in Rudolf Lukeš who rescued me from this unhappy situation of blindness and vacuity. I would like to show you a picture of Mr Lukeš. He was to become not only my teacher and but also my friend up until his premature death in 1960. I think that if you're talking about someone it is always interesting to see a photo, his face, as I find the human face a source of great fascination. Before I met Lukeš chemistry seemed to be a smorgasbord of endless bondings and reactions which one had to learn by heart in order to function in this field. Lukeš introduced me to the wonderful classification of organic chemistry which permitted order to be imposed on what was already known as well as allowing us to step beyond the confines into the unknown. He also introduced me to the art of organic-chemical experimenting by teaching me how to blow glass as an amateur, how to drill a cork lege artis, perform gentle distillation and so much more. In the evenings when work had officially ended I assisted him in his research and, while still a student, published several articles together with him. I remain convinced today that being an apprentice to a master whose competence and authority one accepts is the most wonderful way to learn how to research – just like the artists and sculptors of the Renaissance who were initiated into the secrets of their art by their predecessors. My doctoral supervisor was not Lukeš but, as was customary, the professor of organic chemistry who was Emil Votocek. He had been a student of Bernhard Tollens, a Gerrman chemist famous for developing sugars. After the groundbreaking work of Emil Fischer on sugar and other carbohydrates, the work of Lukeš and Votocek seemed epigonic to me. I therefore asked him to assign me another topic from a different field for my thesis. I swiftly solved my task which was to analyse the constitution of an algycon and passed my PhD exam within the shortest period of time possible under exam regulations at the end of the 10th semester with summa cum laude. The year 1929, which was when I did my PhD exam, marked the year of the Great Depression. Consequently, I was unable to find a job at a university or any other institution that would allow me to dedicate myself to researching organic chemistry. I counted myself lucky when a school friend of Lukeš entrusted me with developing 2 rare compounds which were commercially unavailable for his two chemical businesses in a small laboratory to be set up in Prague. After work I had modest opportunities in this laboratory of doing research, and my employer was my first doctoral candidate, which was a delicate task. At that time I had to decide which problem was important enough for me to while away the night working on it. My interest in alkaloids, inherited from Lukeš, combined with the aspiration of doing something important for mankind were what motivated me to work on quinine and the alkaloids of China bark. Back then quinine was still the most important anti-malarial treatment; its composition was known but not its spatial arrangement, its configuration. Synthesis as a method was predefined by the work of Paul Raabe but the basic material for it was difficult to access. Could I have the next slide please. Next slide please. I worked on quinine and the problems associated with it slowly over a period of 7 years in Prague. I continued my work for 5 years in Zagreb in Yugoslavia. Here I had been offered the position of university lecturer in response to the work I had done and my publications. I accepted the job with huge enthusiasm. What I did not know was that the job entailed the duties of a regular professor, i.e. lectures, examinations and tutoring, remunerated with the salary of a poorly paid assistant. However, the job offered one huge advantage: I was free to research anything I pleased. I could do anything that my ridiculously small budget permitted but without having to ask anyone or report back. With the aid of a few young enthusiastic colleagues, we made good headway with our basic research at the university. I would like to illustrate the work I did in Prague and Zagreb with a few formulae, just enough to show how they potentially increase in complexity. At the top we have the formula for quinine. We discovered that the syntheses conducted to date in this series can be solved very easily with the constitution of the quinolin proportion on your left. However, since quinuclidine syntheses from easily accessible material was not possible, and because quinine had to be produced very cheaply as a remedy for malaria, we applied ourselves to producing these compounds. These are so-called bicyclical bases with nitrogen on the branched atom. We learnt a great deal in the process of producing the compound dichlordiethylamine, N-methyl-dichlordiethylamine which you see on the right. We discovered that it is extremely toxic. Our hands were always covered in blisters when working with this compound. It was later used as a cure for certain types of cancer, and many similar compounds have been manufactured for this purpose. In those days, we had no idea what kind of a compound this was. One problem, which was independent from the chemistry of quinine and which we successfully solved in Zagreb, was the first synthesis of adamantane, an unusually symmetrical hydrocarbon which had been isolated by Stanislav Landa from crude oil a few years before while I was still there. The next slide shows the stereo formula of adamantane and the lovely tetrahedral crystals from which the formula for adamantane was intuitively derived. Adamantane has become a popular object of research in organic chemistry after Paul Schleyer invented a beautifully simple method for manufacturing it. The good progress we made with our work was overshadowed by the dark clouds which spread first across Europe and then later enveloped the whole world. The outbreak of war broke in 1939 and the occupation of Yugoslavia by German troops in 1941 put a stop to research work in Zagreb. The pharmaceutical company which supported us was nationalised and showed no interest in further collaboration. An invitation from Richard Kuhn, president of the German Chemical Society, to lecture in Germany and one from Leopold Ružicka to visit him in Switzerland allowed me to enter Switzerland by legal means. Like many fellow scientists, I found sanctuary in ETH's laboratory for organic chemistry and the opportunity of continuing my research. The convergence of various favourable circumstances made this easier. Ružicka already knew me personally as I had been a guest in his laboratory for several months in 1937. Shortly before I arrived in Zurich in 1941, a larger group of colleagues had left the laboratory to go to America. They no longer felt safe in Switzerland. Some of them played an important role in building up the pharmaceutical industry on the other side of the Atlantic. George Rosenkranz and Stefan Kaufmann developed Syntex in Mexico into a global company. Max Furter and Wolf Moses Goldberg organised research at Hoffmann-La Roche in the United States, and Leo Sternbach later discovered Librium and Valium there, an immensely important discovery. This exodus left a vacuum in ETH's laboratory for organic chemistry which made it easy for me to find work there. I took up my tasks as a teacher at ETH, went on to do my doctorate, became honorary professor, associate professor and then, finally in my 52nd semester, full professor. In 1957 I took over laboratory for organic chemistry as successor to Ružicka, which brought my incompetence to new levels. My efforts to make good by introducing collegial laboratory management from which I would be excluded were crowned with success in 1964. I retired in 1976 and, as our school does not recognise the status of an emeritus professor, I am a guest student again at the end of my 118th semester. This semester my sole obligation is to hold a seminar on 1 July. The 32 semesters which I spent in Prague and Zagreb could be described as the Middle Ages of organic chemistry. The impressive central nave of the cathedral of structural organic chemistry had been almost completed built on the strong foundations of old masters. Back then the task was to build the lateral knaves and do the interior work. The building materials used were largely made up of natural substances as well as increasingly of the numerous compounds which developed swiftly, enabled by synthesis. However, the time was approaching for the cathedral to be rededicated to its original purpose: to recognise and learn to understand the material foundations of life in all its aspects, from reproduction through to consciousness. This is – and will always be – a valid justification for dedicating one's whole life to the study of chemistry. Nobel laureate Sir Cyril Hinshelwood expressed this beautifully in his presidential lecture for the Chemical Society: Its followers seek to know the hidden causes which underlie the transformations of our changing world, to learn the essence of the rose's colour, the lilac's fragrance, and the oak's tenacity, and to understand the secret paths by which the sunlight and the air create these wonders." He also wrote these words: But it is revealed only to those who seek it for itself." When I arrived in Zurich in 1941 Ružicka, as we will see on the next slide, was at the peak of his scientific career two years after winning the Nobel prize. ETH's laboratory for organic chemistry which he headed enjoyed a remarkable tradition. It was an indescribable joy for me to be permitted to work in this laboratory which, for conditions back then, was luxuriously equipped. I just want to briefly explain: I think the slide of Mr Willstätter has already disappeared. He won the Nobel prize for his work on plant pigments, particularly chlorophyll. This is Hermann Staudinger, Ružicka's teacher, who was awarded the Nobel prize for his contributions to macromolecular chemistry which were fundamental. The last one is Richard Kuhn - next slide please - who received the Nobel prize mainly for his work on vitamins. As far as my work schedule was concerned, I agreed with Ružicka that I would fill a few of the gaps myself and continue the experiments on organ extracts which others had begun. I also wanted to work on alkaloids together with a few other young colleagues. With the support of the Rockefeller Foundation, Ružicka had had larger volumes of organ extracts produced in the United States. His hope was use modern separation processes, such as molecular distillation and chromatography, to find the unknown hormones that he presumed these extracts contained. Even before I arrived in Zurich the experiments were not going smoothly, which meant no one envied me the job when I got it. My first task was to screen extracts from several tons of pig testicles for novel active ingredients which, despite my diligence, was not successful. We had a minor success in isolating a substance which had strongly musky odour which turned out to be a steroid derivative related to the first male hormone androsterone isolated by Adolf Butenandt from urine. As you can see from the slide, there is a formal similarity between this compound seen down here and the more strongly smelling ketone more to the right, and the natural musk civetone discovered by Ružicka. After many years had elapsed, when I had almost forgotten that I had isolated 3-alpha androstenol all by myself, I found out that it was being used successfully as a sexual attractant in the rearing of pigs. Just as amusing was the information that it is also present in truffles, which is the reason why pigs are able to root out truffles under a thick layer of earth. The ostentatious claim recently featuring in advertisements that it also makes men irresistible is not something I think credible. At least, this is not what I have experienced. (Laughter) In any case, it is interesting that there are many people, such as Ružicka himself, who cannot smell 3-alpha androstenol, which is apparently due to a genetically determined anosmia, as we later found out. To give you the opportunity of testing this anosmia yourself and the smell itself we are going to distribute impregnated strips of filter paper. I have dedicated so much time to this one substance with the aim of illustrating the theory that one can never know what can come of even the smallest of discoveries. Please take a good sniff at this paper strip. You will find that, whereas some of you will not be able to smell anything at all, others of you will detect a quite strong odour, which I would like to have your opinion on. I have consoled myself when faced with the very modest results from working on organ extracts by the progress made in alkaloid experiments. Here it was a question of discovering the constitution and spatial arrangement of several well-known, easily accessible alkaloids, of China bark, for instance, of Strychnos alkaloid, solanidine from potato sprouted seeds, Veratrum alkaloid and Erythrina alkaloids, among others. Just leave the slide for a moment please. Let's look more closely at these alkaloids, at the way they become increasingly complex. Solanidine, for example, is still very similar to the compounds which we first showed. Here you see a picture of my role model and fictitious teacher in the field of alkaloids. We were brought closer together through our work on Strychnos alkaloids and developed a personal relationship akin to an emotional roller coaster. The work on the China, Strychnos and Veratrum alkaloids which you have seen brought me under the influence of two young teachers who strongly promoted me in my studies of chemistry. The first you will see is Robert Burns Woodward, and the second I would like to introduce here is Sir Derek Barton, both of whom published work jointly together with us. During the 1950s, the research scene in the field of organic chemistry underwent a dramatic change. Using chemistry to determine the constitution, which formerly played a huge role, was replaced – first slowly and then ever more swiftly – by physical methods. It became possible to determine the structure of molecules more swiftly and clearly, particularly with the aid of diffraction methods and especially by using x-ray analysis, than by using purely chemical means. My colleague Professor Jack Dunitz chose the following analogy to illustrate this: who has been locked in a pitch dark room and given the task of exploring this room. If allowed to wander around long enough he will most likely knock over various objects such as vases and standard lamps. Ultimately, however, he will be able to describe the room very accurately. The x-ray scientist in the same room for the same purpose simply switches on the light." X-ray scientists were then joined by molecular spectroscopists who search the room by torchlight and are often in a position to reconstruct a quite accurate overall picture from the partial knowledge gained from this process. The introduction of molecular spectroscopy and x-ray analysis signified a change for the chemist equivalent to the introduction of firearms in the art of war. Victories, formerly the province of heroes with the exceptional physical strength and courage, could be then be won by average soldiers with good weapons. This development resulted in a number of gifted chemists turning their backs on natural product chemistry because they felt it lacked the intellectual satisfaction which they found in constitutional chemistry. I recall that Saul Winstein, another of my teachers who has since died, once asked me a question in 1951 – next slide please: Because my preference for natural substances is emotional rather than rational, I had to think about it first. I came to the realisation that natural substances are the result of evolution lasting 10^17 seconds or 3 billion. They harbour great wisdom, even if we mostly fail to understand them. If we want to learn about the material foundations of life it makes sense to study natural substances. We therefore remained true to natural product chemistry. Although constitution discovery formerly held in such high regard lost status as an intellectual game, the tasks that remained were just as important and interesting: the isolation of new natural substances and new breeds of substances, the swiftest possible discovery of their structure using the most economical and reliable methods, researching their biogenesis and ultimately – and perhaps most importantly – the clarification of their role in the biological activity and their mechanisms. This signifies enough important and interesting work for generations of researchers, who can only appreciate the fact that the determination of constitution which used to take up so much of their working life has been made so much easier. In fact, it has made it possible to solve the other tasks. An ethical and social aspect of this development deserves a special mention. Whereas the equipment needed for organic chemistry before the war was simple and cheap, the new physical methods required increasingly more expensive instrumentation as well as the specialists who know how to operate them and interpret the results accurately. This has sent research costs spiralling, by a factor of between 10 and 100. Consequently, and quite logically, funding parties, public institutions and the various funds who are all not versed in the art of science have begun to ask whether the huge amounts spent are also used for the intended purpose. For this reason, ever more detailed projects for research planned and increasingly detailed reports on research conducted are required. These reports are then often assessed by experts and non-expert people who lack relevant competence. Alongside this desire for greater transparency, there was a demand for all research to be done in the interest of society, to which firstly insecure politicians acquiesced and secondly the public authorities in many countries. As a result, many scientists conducting basic research mourn the partial loss of freedom and take a decided stand against the demand that their work needs to be relevant to society. The renowned physical chemist and philosopher Michael Polanyi had the following to say on this topic: this generation will find, too late, that it has opened wide the pass to the barbarians." Allow me to briefly describe how we have adjusted to the new situation. The first step was to change the source of the natural substances that we investigate. Ružicka and his team worked exclusively with natural substances from the world of plants and animals. Prompted particularly by the discovery of antibiotics such as penicillin and others, we have begun to work more systematically on cultures from microorganisms and microbial metabolites. These cultures soon turned out to be treasure troves of new and unusual natural substances. We have stopped all the work on plant and animal natural substances such as alkaloids, terpenes and steroids, in order to dedicate ourselves exclusively to microbial metabolites. In view of this, we needed active support from microbiologists, which we found in the person of Professor Ernst Gäumann and his students at ETH. We were given further important material and technical assistance by the pharmaceutical industry which, understandably, showed great interest in this research. During the harmonious collaboration between the microbiologists, organic chemist and the pharmaceutical division of Ciba respectively Ciba-Geigy which was ongoing until my withdrawal, we defined the structure of numerous, partly completely new microbial metabolic products and investigated their reactions. I would like to make special mention of 2 groups of these compounds which have risen to prominence. Over the course of our work, the microbiologists came across a new, particularly potent ferrous antibiotic. Attempts to purify it delivered conflicting results: the antibiotic disappeared during certain purification operations only to reappear in later purification phases. Hans Zähner subsequently found the solution to the puzzle. The antibiotic was accompanied by an antagonist, a ferrous growth promoter. Depending on the proportion of the growth promoter to antibiotic in the compounds we looked at, we found either an antibiotic efficacy or an inactive preparation. The actual proportions were even more complicated because the sensitive antibiotic was transformed into the growth promoter during certain purifying operations. Having ascertained these facts, the antibiotic, the ferrimycin and a huge cluster of associated growth promoters, which we call ferrioxamine, were isolated in a pure form and their structures determined. The next slide shows the structures of several ferrioxamines, with ferrioxamine B as the main product, and the slide after displays the structure of ferrimycin. At the top you can see that the growth promoter is also contained in ferrimycin. The ferrioxamine was used to produce non-ferrous desferrioxamine B which forms remarkably stable complexes with iron(III) ions which are soluble in water as opposed to other biologically important ions such as calcium(II), zinc(II) and so on with which it forms only weak bonds. Next slide please. Here you see a series of figures - it is incredible: iron has a stability constant of over 10^30, so it can be complexed with anything made of iron in a city. This property was used by the haematologists Heilmeyer and Wagner in Freiburg, Breisgau, to remove pathological iron from the human body which had collected in the liver, pancreas and other organs, as well as in the eyes, with certain lethally contracted diseases. We, or rather the haematologists, have therefore found a remedy which can save many people otherwise fated to die. A second group of microbial metabolites whose structures we determined and whose reactions we studied are the rifampicins. These compounds were isolated from the cultures of Nocardia strain, isolated by the chemists of the Italian pharmaceutical firm Lepetit. When I was asked to elucidate the structure of rifampicins, Wolfgang Oppolzer, now professor in Geneva, assisted us in solving this problem within a relatively short space of time in a hard race against x-ray data analysers. Based on the structures shown on the slide, the chemists of Lepetit and Ciba-Geigy then produced several thousand rifampicin derivatives and tested them in order to improve their therapeutic properties. One of these derivatives, namely rifampicin, is used today as a first-line medication in the fight against tuberculosis and leprosy. Beyond this, rifampicins and their derivatives are also interesting to molecular biologists because they act as inhibitors of the reproduction of certain nucleic acids. Indeed, these compounds, not only rifampicin but also a number of others such as Isoniazid, have somewhat changed the world. Violetta in La Traviata could be treated and healed as an outpatient today. Whether she would have been happy with her Alfredo is another question. (Laughter. Applause) I believe that these examples are a good illustration of how basic research in the field of organic chemistry can be relevant for society even though this was not their original purpose. All we wanted to do was to determine the structures. Apart from this, they help us to understand the material foundations of life and therefore of our existence. This is an important part of our culture on a par with art and the humanities, which is something that most people who are not chemists cannot or are unwilling to understand. Indeed, chemistry can be viewed as fundamental to a strain of science which does not exist yet called molecular theology. In my talk today I have so far intentionally avoided the word stereochemistry though we have been extremely active in this field since the end of the war. It is not possible to work with natural products chemistry on a broad basis without dealing with the topic of stereochemistry. Having studied the pertinent literature I soon found that there are still many basic tasks waiting to be solved in this field. As the prize for experiments of stereochemistry on organic compounds and reactions has already been pledged, let us list some of the problems which we are working on more intensively in order to demonstrate their diversity. Firstly, the non-classical arrangement of the 8- to 12-membered rings and their influence on physical properties and reactivity, illustrated on the next slide through the dependence of the stability of cyclical cyanhydrin on the size of the ring. There is therefore a tension not formerly identified which we call non-classical tension. Mr. Braun who is here today and who detests everything non-classical has given an easily memorable name to these tensions: FBI tension. The non-classical tension associated with transannular substitution and elimination reactions is shown on the slide through 1.5 and 1.6 hydrid shifts in cyclodecyne carbocation. And thirdly: The regularity of the spherical sequence of asymmetrical synthesis is based on the relative space taken up by the ligands of the asymmetry-inducing asymmetrical atom which permits the prediction of enantioselectivity. As an example, this the slide shows a rule, graciously labelled by my kind colleagues as Prelog's rule, and on the next which is attached to the asymmetrical carbon atom bigger and bigger. In the first form you have a phenyl, then a trimethylphenyl and finally a tricyclohexylmethyl, and an enantiomeric excess can be enlarged from 3 to 66 in this way. Fourthly: The regularity of the steric sequence of microbial and enzymatic reactions, particularly the reduction of carbonyl compounds through oxidoreductases. On the slide here we have the stereoselectivity of 2 enzymes, specified by the characteristic diamond lattice section which we introduced. Each enzyme has its own characteristic diamond lattice which is rather like a finger print of its reactivity. All this work was aimed at reducing the frightening scale of diversity in the feasible spatial arrangement of atoms in the molecule to a treatable dimension which allowed the behaviour of the molecules to be derived. In the process, the Scylla of uselessness and the Charybdis of inaccuracy needed to be avoided, as if it is too complex it is generally not much use, and if it is too simple it is often wrong. The system for specifying the configuration of stereoisomers developed together with Robert Sydney Cahn and Sir Christopher Ingold – on the next slide the ascetic face of Sir Christopher and the one after shows Cahn correcting our manuscript in my hotel room in Sydney. That's Cahn in the front and behind is his mirror image and right at the back is the mirror image of the photographer. During the process of building the system we needed to understand the fundamentals of stereochemistry and examine its scope and boundaries. We became aware that, in specifying the stereoisomers, we were also specifying the chirality of the molecules or their parts. This allowed us to popularise the term "chirality" first coined by Lord Kelvin last century – next slide please – which he defined as follows among the chemist community. I would like to focus on the term chirality and its typology by using three works of art on the last slides. The Swiss painter Hans Erni depicted the paraphernalia which, in my view, is needed for its specification. The mirror image – please leave it for a moment. Could I have the slide before again please. You see here 2 irregular mirror image tetrahedrons, 2 hands and human intelligence symbolised by the girl's head. On the next slides you will see works of art which were created over a huge time span of 3000 years which show that you can easily get into difficulty with chirality. The first slide is a relief image of Egyptian King Sethos I, with the right hand on the left side and vice versa. Next we have a painting by Chagall, Chagall's Rabbi, with 2 left hands. I would like to end my talk today with a few sentences from Sir John Cornforth who is here today and who offers his thanks for the awarding of the prize on behalf of us both. These sentences summarise our motivation and our experiences: We were born, and we grew up, on opposite sides of the globe. What we have in common is a lifelong curiosity about the shapes, and changes in shape, of entities that we shall never see; and a lifelong conviction that this curiosity will lead us closer to the truth of chemical processes, including the processes of life." And further: "In a world where it is so easy to neglect, deny, corrupt and suppress the truth, the scientist may find his discipline severe. For him, truth is so seldom the sudden light that shows new order and beauty; more often, truth is the uncharted rock that sinks his ship in the dark." Thank you.

Lieber Herr Vorsitzender, meine Damen und Herren, als ich eingeladen wurde, dieses Jahr in Lindau einen Vortrag zu halten, wollte ich zuerst aufgrund des hier anwesenden wissenschaftlichen Nachwuchses etwas über die großen Änderungen sprechen, die in Anschauungen, in der Methodik und in den Zielsetzungen der organischen Chemie während des letzten halben Jahrhunderts stattgefunden haben. Dann fand ich, dass dies eine zu anspruchsvolle Aufgabe ist und schränkte sie ein, indem ich mich entschied, nur einige dieser Änderungen mit Beispielen vor dem Hintergrund meines wissenschaftlichen Werdegangs zu schildern. Und auch diese Aufgabe lässt sich in der kurzen, zur Verfügung stehenden Zeit nur oberflächlich lösen. Die Wahl der Beispiele ist gezwungenermaßen sehr subjektiv. Es ist eine Binsenwahrheit, dass die Jugend ihre Zukunft und das Alter seine Vergangenheit immer überschätzt. Ich bitte Sie schon am Anfang meines Vortrages um Nachsicht, wenn ich auf diesem Gebiet, was unvermeidlich ist, sündige. Auf meinem ersten Dia steht der Spruch aus einem alten alchemistischen Buch. Ich glaube, man muss es etwas verdunkeln. Ich zitiere, um zu zeigen, dass sich schon damals die Chemie enorm rasch änderte. Solange man auf dem Gebiet der Chemie forschen will, bleibt man immer ein Student. Um meinen Titel zu rechtfertigen, muss ich kurz meinen Lebenslauf schildern, der mir als zeitliches Gerüst für meine Ausführungen dienen wird. Ich bin 1906 in Sarajevo geboren, der Hauptstadt von Bosnien und Herzegowina, welche damals eine Provinz der k.u.k. österreichisch-ungarischen Monarchie war. Die Stadt hat in der westlichen Welt einen schlechten Ruf, dessen ich mir besonders stark bewusst wurde, als ich mir 1950 nach meinem ersten Aufenthalt in den Vereinigten Staaten einen sogenannten Sailing Permit holen musste. Das bedeutet, die Bestätigung, dass ich meine Steuern in den Staaten bezahlt habe. Das Gespräch mit dem älteren zuständigen Steuerbeamten ging ungefähr so vonstatten: Er: "Where are you from, Professor?" Ich: "Zürich." Er: "Zürich, Sweden?" Ich: "No, Zürich, Switzerland." Er war offensichtlich etwas irritiert. Er, erleichtert: "Ha, this is a place where all this mess started." Er hat sich offenbar an die Ermordung des Thronfolgers und seiner Gattin erinnert, die man als unmittelbare Ursache des ersten Weltkrieges betrachtete und betrachtet. Ganz kurz kann ich erwähnen, dass ich als Volksschüler unweit vom Ort des Attentates im Spalier stand, mit der Aufgabe, Blumen vor den Wagen des hohen Besuches zu streuen. Wie so oft später war ich ein unbeteiligter Zeuge bedeutender Ereignisse. Die doch politisch ereignisreiche Zeit zwischen 1914 und dem Herbst 1924, als ich mit meinem 118-semestrigen-Chemiestudium an der technischen Hochschule in Prag begonnen habe, muss ich überspringen, obwohl sie für die Wahl des Studiums bestimmend war. Ich möchte nur die wichtige Rolle, welche die Mittelschullehrer auf die Berufswahl ihrer Schüler ausüben, hervorheben. Ich hatte einen ausgezeichneten Chemielehrer, Ivan Kuria, unter dessen Leitung ich mit 15 Jahren meine erste vollständig belanglose chemische Veröffentlichung verfasste. Es zeugt vom damaligen niedrigen Niveau des chemischen Schrifttums, dass man sie in einer angesehenen Chemiker-Zeitung angenommen hat. Während der ersten drei Semester habe ich mich besonders für ganz große naturwissenschaftlich-philosophische Probleme interessiert und habe gehofft, dass es mir einmal gelingen würde, etwas zur Lösung dieser Probleme beizutragen. Meine Vorzugslektüre waren Poincarés "Wissenschaft und Hypothese", Machs "Mechanik. Historisch-kritisch dargestellt" und ähnliche Bücher. Zwischen den geistigen Höhen meiner Abendlektüre und der täglichen Fronarbeit im anorganischen und im analytischen Laboratorium lag ein tiefer Abgrund. Meine damaligen Empfindungen habe ich später bei Kant so formuliert gefunden: Es war mein Glück, dass ich im vierten Semester im Assistenten des Laboratoriums für organische Chemie, in dem ich mein Praktikum absolvierte, Rudolf Lukeš, einen Mentor fand, der mich aus diesem unbefriedigenden Zustand der Blindheit und der Leere herausholte. Ich möchte Ihnen das Bild von Herrn Lukeš zeigen. Er wurde dann nicht nur mein Lehrer, sondern auch mein Freund bis zu seinem vorzeitigen Tode im Jahre 1960. Ich finde, immer wenn man von jemandem spricht, ist es interessant, sein Bild zu sehen, sein Gesicht. Ich bin immer ganz fasziniert vom menschlichen Gesicht. Bevor ich Lukeš kennengelernt habe, schien mir die organische Chemie ein Sammelsurium von unzähligen Verbindungen und Reaktionen zu sein, die man auswendig lernen muss, um auf diesem Gebiet tätig zu sein. Lukeš hat mir dann die wundervolle Systematik der organischen Chemie beigebracht, die es ermöglicht, nicht nur das Bekannte zu ordnen, sondern auch seine Grenzen zu übertreten und in das Unbekannte vorzustoßen. Darüber hinaus hat er mich in die organisch-chemische Experimentierkunst eingeführt, indem er mich gelehrt hat, wie man als Amateur Glas bläst, lege artis einen Korken bohrt, schonend destilliert und vieles andere mehr. Ich habe ihm am Abend nach den offiziellen Arbeitsstunden bei seiner Forschung geholfen und habe noch als Student mit ihm mehrere Arbeiten publiziert. Noch heute bin ich überzeugt, dass man das Forschen am schönsten als Lehrling eines Meisters erlernt, dessen Kompetenz und Autorität man akzeptiert. So wie die Maler und Bildhauer der Renaissance von ihren Vorgängern in die Kunstgeheimnisse eingeführt wurden. Mein Doktorvater war aber nicht Lukeš, sondern brauchgemäß der Ordinarius für organische Chemie Emil Votocek, ein Schüler des bekannten deutschen Zuckerchemikers Bernhard Tollens. Nach grundlegenden Arbeiten von Emil Fischer über Zucker und andere Kohlenhydrate schienen sowohl Lukeš als auch mir Votoceks Arbeiten epigonenhaft. Ich bat ihn deshalb, mir für meine Doktorarbeit ein Thema aus einem anderen Gebiet zuzuteilen. Meine Aufgabe, die Aufklärung der Konstitution eines Aglycons, habe ich rasch gelöst und meine Doktorprüfung in der aufgrund des Prüfungsregulativs kürzesten Frist am Ende des 10. Semesters summa cum laude bestanden. Das Jahr 1929, in dem ich meine Doktorprüfung ablegte, war das Jahr der großen wirtschaftlichen Weltkrise. Als Folge davon konnte ich keine Stelle an einer Hochschule oder einer anderen Institution finden, die mir erlauben würde, mich der Forschung über organische Chemie zu widmen. Ich schätzte mich deshalb glücklich, als mir ein Schulfreund von Lukeš in einem zu gründenden kleinen Laboratorium in Prag die im Handel nicht erhältlichen, seltenen Verbindungen für seine zwei Chemikalienhandlungen herzustellen. Ich hatte in diesem Laboratorium eine bescheidene Möglichkeit, nach den Arbeitsstunden Forschung zu betreiben und mein Arbeitgeber war mein erster Doktorand, eine heikle Aufgabe. Ich musste damals entscheiden, welches Problem für mich wichtig genug wäre, um mit seiner Bearbeitung die Nachtstunden zu verbringen. Das Interesse für Alkaloide, das ich von Lukeš erbte, verbunden mit dem Willen, etwas Nützliches für die Menschheit zu tun, haben mich bewogen, an Chinin und den Alkaloiden der Chinarinde zu forschen. Chinin war damals noch immer das wichtigste Anti-Malaria-Mittel, seine Konstitution war bekannt, nicht dagegen sein räumlicher Bau, die Konfiguration. Der Syntheseweg war durch die Arbeiten von Paul Raabe vorgezeichnet, aber das Ausgangsmaterial dafür war schwer zugänglich. Ich möchte um das nächste Dia bitten. Bitte das nächste Dia. Über das Chinin und über die damit zusammenhängenden Probleme habe ich dann sieben Jahre langsam in Prag gearbeitet. Ich habe die Arbeiten fünf Jahre lang in Zagreb, in Jugoslawien fortgesetzt. Man hat mir dort an der technischen Fakultät aufgrund der in Prag ausgeführten und publizierten Arbeiten die Stelle eines Universitätsdozenten angeboten, die ich mit Begeisterung angenommen habe. Ich wusste nicht, dass es sich um eine Stelle handelt, bei der die Pflichten eines ordentlichen Professors, Vorlesungen, Prüfungen und Übungen mit dem Gehalt eines schlecht bezahlten Assistenten verknüpft war. Die Stelle hatte aber einen sehr großen Vorteil: Auf dem Gebiet der Forschung war ich frei. Ich konnte alles tun, was mir mein lächerlich kleines Budget erlaubte, ich musste aber niemanden etwas fragen und niemandem Bericht erstatten. Mithilfe von einigen begeisterten jungen Mitarbeitern kamen wir mit unseren Grundlagenforschungen an der Universität gut vorwärts. Die in Prag und in Zagreb ausgeführten Arbeiten habe ich hier mit einigen Formeln - ich werde Ihnen einige Formeln zeigen, aber nur so, um zu illustrieren, wie sich vielleicht ihre Kompliziertheit immer wieder steigert. Sie sehen oben die Formel des Chinins. Wir haben dann herausgefunden, dass die Synthesen, die bis jetzt in dieser Reihe ausgeführt wurden, sich sehr leicht lösen ließen mit der Konstitution des sogenannten Chinolinanteiles, von Ihrer Seite links. Aber weil Chinuclidinsynthesen aus leicht zugänglichem Material nicht möglich waren und weil man, um die Malaria zu heilen, Chinin sehr billig hätte herstellen müssen, haben wir uns bemüht, solche Verbindungen herzustellen. Das sind die sogenannten bizyklischen Basen mit Stickstoff am Verzweigungsatom, wir haben dabei allerlei gelernt, wir haben dabei die Verbindung, die Sie dann rechts sehen, das Dichlordiethylamin, N-Methyl-Dichlordiethylamin auch hergestellt, wir haben herausgefunden, dass es hochtoxisch ist, unsere Hände waren immer voll Blasen, als wir mit dieser Verbindung gearbeitet haben. Später wurde sie als Heilmittel gegen gewisse Arten von Krebs verwendet und viele ähnliche Verbindungen sind für diese Zwecke hergestellt worden, wir hatten damals keine Ahnung, um was für eine Verbindung es sich handelt. Ein von der Chemie des Chinins unabhängiges Problem, das uns in Zagreb zu lösen gelang, war die erste Synthese des Adamantans, eines ungewöhnlich symmetrischen Kohlenwasserstoffs, der einige Jahre vorher, als ich noch dort war, von Stanislav Landa aus dem Erdöl isoliert wurde. Auf dem nächsten Dia sieht man die Stereoformel des Adamantans und die wunderschönen tetraedrischen Kristalle, aus welchen intuitiv die Formel des Adamantans abgleitet wurde. Adamantan ist, nachdem Paul Schleyer eine schöne, einfache Methode gefunden hat, um es herzustellen, zu einem beliebten Forschungsobjekt der organischen Chemie geworden. Die günstige Entwicklung unserer Arbeiten wurde durch die dunklen Wolken überschattet, die sich zuerst über Europa und später über der ganzen Welt zusammengezogen haben. Als 1939 der Krieg ausbrach und 1941 Jugoslawien von deutschen Truppen besetzt wurde, konnte die Forschung in Zagreb nicht mehr fortgesetzt werden. Das pharmazeutische Unternehmen, das uns unterstützte, wurde verstaatlicht und zeigte kein Interesse an einer weiteren Zusammenarbeit. Durch eine Einladung des Präsidenten der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Richard Kuhn, in Deutschland Vorträge zu halten und mit einer Einladung von Leopold Ružicka, ihn in Zürich zu besuchen, gelang es mir, auf legale Weise in die Schweiz zu kommen. Im Laboratorium für organische Chemie der ETH fand ich, wie mehrere andere Fachgenossen, Zuflucht und Gelegenheit zu forschen. Verschiedene günstige Umstände haben dies erleichtert. Ružicka hat mich persönlich gekannt, ich war im Jahre 1937 als Gast mehrere Monate in seinem Laboratorium. Kurz bevor ich im Dezember 1941 nach Zürich kam, hatte eine größere Gruppe von Mitarbeitern das Laboratorium Richtung Amerika verlassen. Sie fühlten sich nicht mehr sicher in der Schweiz. Einige davon haben eine wichtige Rolle im Aufbau der pharmazeutischen Industrie jenseits des Atlantiks gespielt. George Rosenkranz und Stefan Kaufmann haben in Mexiko die Syntex zu einem Weltunternehmen entwickelt. Max Furter und Wolf Moses Goldberg haben die Forschung bei Hoffmann-La Roche in den Vereinigten Staaten organisiert und Leo Sternbach hat dort später Librium und Valium entdeckt, eine ungemein wichtige Entdeckung. Im Laboratorium für organische Chemie an der ETH blieb nach diesem Exodus ein Vakuum zurück, sodass es nicht schwierig war, dort für mich Arbeit zu finden. Ich habe meine Tätigkeit an der ETH als Fachhörer begonnen, dann habe ich mich habilitiert, wurde Titularprofessor, außerordentlicher Professor und schließlich in meinem 52. Semester persönlicher Ordinarius. wodurch ich offensichtlich das Niveau meiner Inkompetenz erreichte. Mein Bestreben, es wieder gutzumachen, indem ich mich bemühte, eine kollegiale Laboratoriumsleitung einzuführen, von der ich ausgeschlossen wäre, wurde 1964 von Erfolg gekrönt. Seit 1976 bin ich im Ruhestand und da unsere Schule den Status eines Emeritus-Professors nicht kennt, bin ich wieder Fachhörer am Ende meines 118. Semesters. In diesem Semester habe ich nur noch die Pflicht, am 1. Juli ein Kolloquium zu halten. Die 32 Semester, die ich in Prag und Zagreb verbrachte, kann man als Mittelalter der organischen Chemie bezeichnen. Das imposante Hauptschiff der Kathedrale der strukturellen organischen Chemie war auf den festen, von Altmeistern geschaffenen Grundmauern fast fertiggestellt. Es ging damals um den Bau der Seitenschiffe und um den Innenausbau. Als Baumaterial verwendete man sehr viel die Naturstoffe, aber auch immer mehr die zahlreichen Verbindungen, welche sich rasch entwickelten, die Synthese zur Verfügung zu stellen. Es reift aber auch die Zeit, um die Kathedrale ihrem ursprünglichen Zweck zuzuführen: Die materielle Grundlage des Lebens in allen seinen Aspekten, von der Fortpflanzung bis zum Bewusstsein, kennen- und verstehen zu lernen. Dies ist und wird immer die gültige Rechtfertigung sein, um sein ganzes Leben dem Studium der Chemie zu widmen. Sir Cyril Hinshelwood, ein Nobelpreisträger, hat das sehr schön mit folgenden Sätzen in der presidential lecture für die Chemical Society ausgedrückt: Its followers seek to know the hidden causes which underlie the transformations of our changing world, to learn the essence of the rose's colour, the lilac's fragrance, and the oak's tenacity, and to understand the secret paths by which the sunlight and the air create these wonders." Er schrieb aber auch Folgendes: But it is revealed only to those who seek it for itself." Ružicka, wir werden ihn auf dem nächsten Dia sehen, war 1941, als ich nach Zürich kam, zwei Jahre nach seinem Nobelpreis, auf dem Gipfel seiner wissenschaftlichen Karriere. Das Laboratorium für organische Chemie der ETH, dem er vorstand, besaß eine bemerkenswerte Tradition. Drei seiner Vorgänger, Richard Willstätter, sein Lehrer Hermann Staudinger und Richard Kuhn waren ebenfalls Nobelpreisträger. Für mich war es ein unerhörtes Glück, in diesem Laboratorium, das für damalige Verhältnisse luxuriös ausgestattet war, arbeiten zu dürfen. Ja, ich wollte Ihnen also noch kurz erklären - ich glaube, Herr Willstätter ist schon weg - er hat den Nobelpreis für seine Arbeiten über Pflanzenfarbstoffe, insbesondere Chlorophyll, bekommen. Hier ist Hermann Staudinger, der Lehrer von Ružicka, der den Nobelpreis wegen seiner Beiträge zur makromolekularen Chemie, also grundlegende Beiträge bekommen hat, und der letzte ist Richard Kuhn - bitte das nächste Dia - der hauptsächlich für seine Arbeiten über Vitamine den Nobelpreis erhielt. Was mein Arbeitsprogramm dann betraf, so habe ich mich mit Ružicka geeinigt, dass ich selbst einige vorhandene Lücken ausfüllen und die Untersuchungen über Organextrakte, die von anderen begonnen wurden, fortsetzen würde. Weiter wollte ich mit einigen jungen Mitarbeitern Alkaloide bearbeiten. Ružicka hat mit Unterstützung der Rockefeller Foundation größere Mengen von Organextrakten in den Vereinigten Staaten herstellen lassen. Er hatte gehofft, dass man daraus mithilfe von modernen Trennungsverfahren wie Molekulardestillation und Chromatographie die von ihm darin vermuteten unbekannten Hormone wird auffinden können. Die Untersuchungen nahmen, schon bevor ich nach Zürich kam, nicht den erhofften Verlauf. Es war mir deshalb niemand neidisch, als sie mir zugeteilt wurden. Meine erste Aufgabe war, Extrakte aus mehreren Tonnen Schweinetestikeln nach neuartigen Wirkstoffen zu untersuchen, was mir trotz fleißiger Arbeit nicht gelungen ist. Ein kleiner Erfolg war die Isolierung eines stark moschusartig riechenden Stoffes, der sich als ein dem von Adolf Butenandt aus dem Harn isolierten ersten männlichen Hormon Androsteron verwandten Steroidderivat entpuppte. Wie auf dem Dia ersichtlich, besteht zwischen dieser Verbindung - die ist hier unten - und zwischen dem entsprechenden noch stärker riechenden Keton - mehr rechts - und dem von Ružicka aufgeklärten Moschusriechstoff Zibeton eine formelle Ähnlichkeit. Nach vielen Jahren, als ich fast vergessen hatte, dass ich das 3-alpha-Androstenol eigenhändig isolierte, habe ich erfahren, dass es mit Erfolg als Sexual-Lockstoff in der Schweinezucht verwendet wird. Ebenso amüsant fand ich die Mitteilung, dass es in den Trüffeln vorkommt und dass die Fähigkeit der Schweine, die Fundorte der Trüffel unter einer dicken Erdschicht herauszuschnüffeln, darauf beruht. Die neuerdings in Inseraten vorkommende marktschreierische Behauptung, dass es auch Männer unwiderstehlich macht, glaube ich nicht. Jedenfalls habe ich nichts solches erfahren an mir selbst. Jedenfalls ist es interessant, dass es viele Leute gibt, wie zum Beispiel Ružicka selbst, die das 3-alpha-Androstenol geruchlos fanden, was auf einer offenbar genetisch bedingten, wie man später feststellte, Anosmie beruht. Um Ihnen zu ermöglichen, sich selbst auf diese Anosmie zu prüfen und den Geruch zu begutachten, werden wir damit imprägnierte Filterpapierstreifen verteilen. Ich habe diesem einzelnen Stoff so viel Zeit gewidmet, um die These zu illustrieren, dass man nie wissen kann, was die Konsequenzen auch der kleinsten Entdeckung sind. Wollen Sie bitte diese Papierstreifen nicht zu kurz riechen, Sie werden sehen, dass manche von Ihnen das überhaupt vollständig geruchlos finden, und die anderen werden einen ziemlich starken Geruch wahrnehmen und dann möchte ich das von Ihnen beurteilt haben. Ich habe mich über die bescheidenen Ergebnisse der Organextraktarbeiten durch die Fortschritte der Alkaloiduntersuchungen getröstet, es handelte sich um die Aufklärung der Konstitution und des räumlichen Baus von mehreren altbekannten, leicht zugänglichen Alkaloiden, wie derjenigen der Chinarinde, der Strychnos-Alkaloide, des Solanidins aus Kartoffelkeimlingen, der Veratrum-Alkaloide, der Erythrina-Alkaloide und anderen mehr. Sie werden dieses bitte einen Moment lassen. Diese Alkaloide wurden immer etwas komplizierter. Solanidin zum Beispiel ist noch sehr ähnlich den Verbindungen, die wir zuerst gezeigt haben. Hier sehen Sie das Bild meines Vorbildes und meines fiktiven Lehrers auf dem Alkaloidgebiet, mit dem ich besonders durch unsere Arbeiten über Strychnos-Alkaloide in ein näheres persönliches Verhältnis kam, das oft einem Wechselbad ähnlich war. Durch die Arbeiten über China-, Strychnos- und Veratrum-Alkaloide, die Sie gesehen haben, geriet ich dann auch unter den Einfluss von zwei jungen Lehrern, die mich in meinem Chemiestudium stark förderten. Der Nächste, den Sie sehen werden, ist Robert Burns Woodward, und einen Zweiten, den ich Ihnen hier vorstellen kann, Sir Derek Barton, mit diesen beiden haben wir dann einige Arbeiten zusammen publiziert. Während der 40er-Jahre änderte sich die Forschungsszene auf dem Gebiet der organischen Chemie ganz gewaltig. Die Konstitutionsermittlung auf chemischem Wege, die vorher eine überragende Rolle spielte, wurde zuerst langsam und dann immer rascher durch physikalische Methoden ersetzt. Besonders mithilfe von Diffraktionsmethoden und vor allem der Röntgenstrukturanalyse konnte man die Struktur von Molekeln viel rascher und eindeutiger bestimmen als auf rein chemischem Wege. Mein Kollege Professor Jack Dunitz illustrierte dies mit folgendem Gleichnis: ist wie ein Mann, den man in einem vollständig dunklen Zimmer einsperrt, mit der Aufgabe, dieses Zimmer kennenzulernen. Wenn man ihn lange genug darin herumwandern lässt, wird er dabei wahrscheinlich verschiedene Gegenstände wie Vasen und Stehlampen umwerfen, aber er wird das Zimmer schließlich recht genau beschreiben können. Der Röntgenstrukturanalytiker, der dasselbe Zimmer kennenlernen will, zündet ganz einfach das Licht an." Zu den Röntgenstrukturanalytikern kamen dann noch die Molekularspektroskopiker hinzu, die das Zimmer mit ihren Taschenlampen durchsuchen und aus den so gewonnen Teilkenntnissen oft in der Lage sind, das Gesamtbild recht genau zu rekonstruieren. Die Einführung der Molekularspektroskopie und der Röntgenstrukturanalyse bedeutete für den Chemiker eine Änderung, welche der Einführung der Feuerwaffen in der Kriegskunst gleichzusetzen wäre. Die Siege, die vorher nur den Helden mit ungewöhnlicher physischer Kraft und Mut vorbehalten waren, konnten nachher von durchschnittlichen Soldaten mit guten Waffen errungen werden. Als Folge dieser Entwicklung haben sich mehrere begabte Chemiker von der Naturstoffchemie abgewandt, weil sie darin die intellektuelle Befriedigung, die sie bei der Konstitutionsermittlung fanden, vermissten. Ich erinnere mich wohl, dass mich 1951 ein weiterer früh verstorbener Lehrer, Saul Winstein Weil meine Vorliebe für Naturstoffe eine gefühlsmäßige und nicht rationelle war, musste ich darüber erst nachdenken. Dann habe ich herausgefunden, dass die Naturstoffe das Ergebnis einer 10 hoch 17 Sekunden oder 3 Milliarden Jahre dauernden Evolution des Lebens sind. Sie enthalten in sich eine große Weisheit, auch wenn wir sie meistens nicht verstehen. Wenn wir die materiellen Grundlagen des Lebens kennenlernen wollen, so ist es sinnvoll, sich mit Naturstoffen zu beschäftigen. Wir blieben deshalb der Naturstoffchemie treu. Obwohl die früher hoch geschätzte Konstitutionsermittlung als intellektuelles Spiel an Bedeutung verlor, blieben viele ebenso wichtige und interessante Aufgaben übrig. Die Isolierung von neuen Naturstoffen und besondere Sorten von neuem Typus, die möglichst rasche Ermittlung ihrer Struktur mit den ökonomischsten und zuverlässigsten Methoden, die Erforschung ihrer Biogenese und schließlich vielleicht die wichtigste davon, die Aufklärung ihrer Rolle im biologischen Geschehen und deren Mechanismen. Dies bedeutet genug wichtige und interessante Arbeit für Generationen von Forschern und diese können sich nur freuen, dass die Konstitutionsermittlung, die früher so viel von ihrer Arbeit beanspruchte, so wesentlich erleichtert wurde. Denn nur dadurch ist es möglich geworden, die anderen Aufgaben zu lösen. Ein ethischer und sozialer Aspekt dieser Entwicklung muss noch besonders erwähnt werden. Während die Geräte, die man vor dem Krieg für organische Chemie brauchte, einfach und billig waren, verlangen die neu eingeführten physikalischen Methoden nicht nur immer kostspieligere Instrumente, sondern auch Spezialisten, die sie betreuen und die Messergebnisse richtig zu interpretieren wissen. Die Forschungskosten sind dadurch enorm, um einen Faktor, der zwischen zehn und 100 liegt, gestiegen. Als eine logische Folge davon haben sich die oft wissenschaftlich nicht kompetenten Geldgeber, die öffentliche Hand und die verschiedenen Fonds begonnen zu fragen, ob die großen Aufwendungen auch sinngemäß verwendet werden. Man verlangt deshalb immer detailliertere Projekte für die geplante, und immer ausführlichere Berichte über die ausgeführte Forschung. Die dann oft von wenig kompetenten Fach- und Nicht-Fachleuten beurteilt werden. Parallel zu diesem Wunsch nach einer größeren Transparenz lief die Forderung nach der gesellschaftlichen Relevanz jeglicher Forschung, der sich zuerst die verunsicherten Politiker und dann die Behörden in vielen Ländern gefügt haben. Viele Grundlagenforscher sehnen sich deshalb zurück nach der teilweise verlorenen Freiheit und wehren sich besonders gegen die Forderung, dass ihre Arbeit gesellschaftlich relevant sein muss. Der bedeutende physikalische Chemiker und Philosoph Michael Polanyi hat dazu Folgendes geschrieben: this generation will find, too late, that it has opened wide the pass to the barbarians." Lassen Sie mich nur kurz schildern, wie wir uns der neuen Situation angepasst haben. Zuerst haben wir die Quelle der von uns untersuchten Naturstoffe gewechselt. Ružicka und seine Mitarbeiter haben ausschließlich Naturstoffe aus dem Pflanzen- und Tierreich bearbeitet. Besonders als Folge der Entdeckung der Antibiotika, wie zum Beispiel Penicillin und anderen mehr, haben wir begonnen, Kulturen von Mikroorganismen und mikrobielle Stoffwechselprodukte systematischer zu untersuchen. Es hat sich bald gezeigt, dass diese Kulturen Fundgruben für neuartige ungewöhnliche Naturstoffe sind. Wir haben mit allen Arbeiten über pflanzliche und tierische Naturstoffe wie Alkaloide, Terpene, Steroide aufgehört, um uns ganz den mikrobiellen Metaboliten zu widmen. Dazu brauchten wir tatkräftige Hilfe von Mikrobiologen, die wir in Professor Ernst Gäumann und seinen Schülern an der ETH fanden. Weitere wichtige materielle und arbeitstechnische Hilfe gewährte uns die pharmazeutische Industrie, die sich für diese Untersuchungen begreiflicherweise stark interessierte. Während der harmonischen Zusammenarbeit zwischen den Mikrobiologen, den organischen Chemikern und der pharmazeutischen Division der Ciba bzw. Ciba-Geigy, die bis zu meinem Rücktritt dauerte, haben wir die Struktur zahlreicher, zum großen Teil neuartiger mikrobieller Stoffwechselprodukte aufgeklärt und ihre Reaktionen untersucht. Zwei Gruppen von diesen Verbindungen, welche eine Bedeutung erlangt haben, möchte ich besonders erwähnen. Im Verlaufe unserer Arbeiten sind die Mikrobiologen auf ein neues, stark wirksames, eisenhaltiges Antibiotikum gestoßen. Die Versuche, dieses zu reinigen, führten zu widersprüchlichen Ergebnissen, bei gewissen Reinigungsoperationen verschwand das Antibiotikum, um bei späteren Reinigungsphasen wieder zu erscheinen. Hans Zähner fand dann die Lösung des Rätsels. Das Antibiotikum war von einem Antagonisten, einem eisenhaltigen Wuchsstoff begleitet. Je nach dem Verhältnis des Wuchsstoffes zum Antibiotikum in den untersuchten Präparaten hat man eine antibiotische Wirksamkeit gefunden oder das Präparat war inaktiv. Die tatsächlichen Verhältnisse waren noch komplizierter, weil das empfindliche Antibiotikum bei gewissen Reinigungsoperationen in den Wuchsstoff umgewandelt wurde. Nachdem diese Tatsachen gesichert worden waren, konnten sowohl das Antibiotikum, das Ferrimycin als auch eine Plejade von verwandten Wuchsstoffen, die wir Ferrioxamine nannten, rein isoliert und ihre Strukturen bestimmt werden. Auf dem nächsten Dia sind die Strukturen von einigen Ferrioxaminen, von welchen das Ferrioxamin B das Hauptprodukt war und dann ist auch auf dem nächsten Dia die Struktur des Ferrimycin abgebildet. Man sieht da oben, dass im Ferrimycin auch der Wuchsstoff enthalten ist. Aus dem Ferrioxamin wurde dann das eisenfreie Desferrioxamin B hergestellt, welches bemerkenswerte stabile wasserlösliche Komplexe mit Eisen(III)-Ionen bildet, während es andere biologisch wichtige Ionen wie Calcium II, Zink II und so weiter nur schwach komplexiert. Ich möchte das nächste Bild. Sie sehen hier gewisse Zahlen, es ist ungeheuer, Eisen hat eine Stabilitätskonstante über 10 hoch 30, also man kann damit alles Eisen, was sich in einer Stadt befindet, komplexieren. Diese Eigenschaft wurde von den Hämatologen Heilmeyer und Wagner in Freiburg im Breisgau ausgenutzt, um das pathologische Eisen aus dem menschlichen Körper, welches sich bei gewissen letal verlaufenden Krankheiten wie der Hämochromatose, Hämosiderose in der Leber, Milz und anderen Organen, auch in den Augen ansammelt, zu entfernen. Wir haben dadurch, also die Hämatologen haben dadurch ein Arzneimittel gefunden, mit dem man viele zum Tode Verurteilte retten kann. Eine zweite Gruppe von mikrobiellen Metaboliten, deren Struktur wir bestimmt und deren Reaktionen wir studiert haben, sind die Rifampicine. Diese Verbindungen wurden aus den Kulturen eines Nocardia-Stammes von den Chemikern der italienischen pharmazeutischen Firma Lepetit isoliert. Als ich aufgefordert wurde, die Struktur von Rifampicinen aufzuklären, gelang es uns mit Wolfgang Oppolzer, jetzt Professor in Genf, in relativ kurzer Zeit diese Aufgabe im harten Wettlauf mit Röntgenstrukturanalytikern zu lösen. Aufgrund der im Dia dargestellten Strukturen haben dann die Chemiker der Firmen Lepetit und Ciba-Geigy mehrere Tausend Derivate der Rifampicine hergestellt und geprüft, um ihre therapeutischen Eigenschaften zu verbessern. Eines dieser Derivate, das Rifampicin, dient heute als wichtigstes Medikament zur Bekämpfung der Tuberkulose und der Lepra. Darüber hinaus sind Rifampicine und ihre Derivate von Interesse für die molekularen Biologen, weil sie die Reproduktion gewisser Nukleinsäuren hemmen. Ja, diese Verbindungen, nicht nur Rifampicin, sondern gewisse andere wie Isoniazid, die haben die Welt in gewisser Art verändert. Die Violetta aus der La Traviata könnte heute in ambulanter Behandlung geheilt werden. Ob sie dann mit ihrem Alfredo glücklich geworden wäre, ist eine andere Frage. Ich glaube, dass diese Beispiele gut illustrieren, wie die Grundlagenforschung auf dem Gebiet der organischen Chemie auch gesellschaftlich relevant werden kann, obwohl sie dies ursprünglich nicht als Ziel hatte. Wir wollten nur die Strukturen bestimmen. Abgesehen davon hilft sie uns, die materielle Grundlage des Lebens und somit unseres Daseins zu verstehen. Sie ist ein wichtiger Teil unserer Kultur. Ebenso wie die Kunst und die Geisteswissenschaften. Was die meisten Nicht-Chemiker nicht verstehen können oder wollen. Ja, man kann die Chemie auch als Grundlage einer noch nicht existierenden Wissenschaft betrachten, die man als molekulare Theologie bezeichnen kann. Ich habe bisher in meinen Ausführungen absichtlich das Wort Stereochemie vermieden, obwohl wir dieses Gebiet seit Kriegsende intensiv bearbeitet haben. Man kann nicht Naturstoffchemie auf breiter Basis betreiben, ohne sich mit der Stereochemie auseinanderzusetzen. Beim Studium der einschlägigen Literatur habe ich bald herausgefunden, dass es auf diesem Gebiet noch viele grundlegende Aufgaben zu lösen gibt. Da der Preis für Untersuchungen der Stereochemie organischer Verbindungen und Reaktionen zugesprochen wurde, seien einige Probleme, mit welchen wir uns eingehender beschäftigen, aufgezählt, um ihre Mannigfaltigkeit zu demonstrieren. Erstens: Die nichtklassische Spannung der acht- bis zwölfgliedrigen mittleren Ringverbindungen und ihren Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften und die Reaktivität, die auf dem nächsten Dia durch die Abhängigkeit der Stabilität zyklischer Cyanhydrine von der Ringgröße darstellen. Es gibt also eine Spannung, die man früher nicht festgestellt hat, die wir als nichtklassische Spannung bezeichnet haben. Herr Braun, der hier anwesende, der alles nichtklassische verabscheut, hat diesen Spannungen dann einen sehr leicht zu merkenden Namen gegeben: FBI-Spannung. Die mit der nichtklassischen Spannung zusammenhängenden transannularen Substitutions- und Eliminationsreaktionen, veranschaulicht auf dem Dia durch die 1,5 und 1,6-Hydridverschiebungen im zyklisierten Carbokation. Weiter, drittens: Die Regelmäßigkeit des sphärischen Verlaufes von asymmetrischen Synthesen beruhen auf der relativen Raumbeanspruchung der Liganden des asymmetrieinduzierenden asymmetrischen Atoms, welches erlaubt, die Enantioselektivität vorauszusagen. Als Beispiel dafür sehen Sie auf dem Dia dargestellt eine Regel, die die freundlichen Kollegen als die Prelogsche Regel bezeichnen und auf dem nächsten Dia - bitte das nächste Dia - sehen Sie, wie man die enantioselektiv enorm steigern kann, indem man eine Gruppe, die am asymmetrischen Kohlenstoffatom sitzt, immer größer und größer macht. In der ersten Form haben Sie ein Phenyl, dann haben Sie ein Trimethylphenyl und schließlich ein Tricyclohexylmethyl, und Enantiomerenüberschuss lässt sich dadurch von 3 auf 66 steigern. Viertens: Die Regelmäßigkeit des sterischen Verlaufes von mikrobiellen und enzymatischen Reaktionen, insbesondere der Reduktion der Carbonylverbindungen durch Oxidoreduktasen. Auf dem Dia dann sehen Sie die Stereoselektivität von zwei Enzymen, durch ihren von uns eingeführten charakteristischen Diamantgitterausschnitt spezifiziert. Ein jedes Enzym hat einen Diamantgitterausschnitt, der für ihn charakteristisch ist. Das ist so wie eine Art Fingerprint seiner Reaktivität. Alle diese Arbeiten hatten als Ziel, die erschreckende Mannigfaltigkeit der denkbaren räumlichen Anordnungen der Atome in den Molekeln auf ein behandelbares Maß zu reduzieren, um daraus das Verhalten der Molekel abzuleiten. Man musste dabei die Skylla der Unbrauchbarkeit in die Karyptis der Unrichtigkeit vermeiden, denn das, was zu kompliziert ist, ist bekanntlich unbrauchbar und das, was zu einfach ist, ist oft falsch. Das zusammen mit Robert Sydney Cahn und Sir Christopher Ingold entwickelte System zur Spezifikation der Konfiguration von Stereoisomeren, auf dem nächsten Dia sehen Sie das asketische Gesicht von - der ist schon weg - von Sir Christopher, auf dem weiteren Dia sehen Sie Cahn, der in meinem Hotelzimmer in Sydney unser Manuskript korrigiert. Vorne sitzt er, Cahn, hinten ist ein S-Spiegelbild und ganz hinten das Spiegelbild des Fotografen. Während der Berichtigung des Systems mussten wir uns mit den grundlegenden Begriffen der Stereochemie und mit ihrem Umfang und Grenzen auseinandersetzen. Dabei sind wir uns bewusst geworden, dass wir durch die Spezifizierung der Stereoisomeren die Händigkeit der Molekel oder ihrer Teile spezifizieren. Dadurch haben wir den im vorigen Jahrhundert von Lord Kelvin geprägten Begriff der Händigkeit, der Keralität Mit drei Kunstwerken möchte ich auf den letzten Dias den Begriff der Händigkeit und seine Tücken isolieren. Der Schweizer Maler Hans Erni hat für mich die Paraphernalia dargestellt, die man zu ihrer Spezifizierung braucht. Die spiegelbildlichen Unregelm... - Lassen Sie es bitte noch einen Moment. Das vorherige Dia bitte noch mal. Sie sehen hier die zwei unregelmäßigen spiegelbildlichen Tetraeder, zwei Hände und die durch den Mädchenkopf symbolisierte menschliche Intelligenz. Auf den nächsten Dias sehen Sie Kunstwerke, deren Entstehungszeiten weit auseinander liegen, 3000 Jahre. Ich möchte zeigen, dass man mit Keralität leicht in Schwierigkeiten geraten kann. Auf dem ersten davon ist ein Reliefbild des ägyptischen Königs Sethos I., mit der rechten Hand auf der linken Seite und vice versa. Auf dem nächsten Dia ist ein Bild von Chagall, Rabbiner von Chagall, mit zwei linken Händen. Meinen Vortrag möchte ich mit den Sätzen beenden, mit welchen Sir John Cornforth, der auch hier anwesend ist, im Namen von uns beiden für die Erteilung des Preises dankte. Diese Sätze fassen unsere Motivation und unsere Erfahrungen zusammen. We were born, and we grew up, on opposite sides of the globe. What we have in common is a lifelong curiosity about the shapes, and changes in shape, of entities that we shall never see; and a lifelong conviction that this curiosity will lead us closer to the truth of chemical processes, including the processes of life." Und dann weiter: For him, truth is so seldom the sudden light that shows new order and beauty; more often, truth is the uncharted rock that sinks his ship in the dark." Ich danke Ihnen.

Vladimir Prelog (1983)

A Look Back at 118 Semesters of Studying Chemistry (German Presentation)

Vladimir Prelog (1983)

A Look Back at 118 Semesters of Studying Chemistry (German Presentation)

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The way he delivers his first lecture in Lindau, the organic chemist Vladimir Prelog can be seen to personify the dramatic sweeping away of the Austrian monarchy and the establishment of a new European map after WWI. No wonder then that he chooses to catch the interest of the younger part of the audience for the historic development in organic chemistry in the 20th century by describing to them his own personal life story. From Sarajevo (Bosnia) to Zagreb (Croatia), then to Prague (Czechoslovakia), back to Zagreb and finally to Zürich (Switzerland). Since Prelog believes that performing research really means that you are a student, the 118 semesters of the title refer to his life from 1924, when he enters the Czech Institute of Technology up to 1983, when he delivers his lecture at the Lindau meeting. In a book published later, the same year that he passed away at age 92, he actually updates the story to 132 semesters! During his life he met with many inspiring personalities and, as so many other Nobel Laureates, he bears witness to the importance of good teachers, both in school and in Academia. He also considers himself lucky to come to Zagreb as a newly created PhD to be given the task to build up the research activities in organic chemistry with a set of young co-workers. In the next movement, to ETH in Zürich, he mentions in particular three Nobel Laureates in Chemistry who worked there at different times: Leopold Ruzicka (NP 1939), Hermann Staudinger (NP 1953) and Richard Kuhn (NP 1938). It was Ruzicka who had the good idea to invite Prelog to come to ETH in 1941 and from the lecture it seems clear that he never regretted this invitation!

Anders Bárány

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