Logo DBNL
De geschiedenis van de scheikunde in Nederland. Deel 2 (1997)

De geschiedenis van de scheikunde in Nederland. Deel 2

(1997)–H.A.M. Snelders–rechtenstatus Auteursrechtelijk beschermd

De ontwikkeling van chemie en chemische technologie in de eerste helft van de twintigste eeuw


Vorige Volgende

VI. Organische chemie

Inleiding

De bijdragen van de Nederlandse chemie aan de ontwikkeling van de organische scheikunde vloeiden voort uit de inzichten van Van 't Hoff, die begin september 1874 de tetraëdrische omringing van het koolstofatoom in zijn stereochemie had gepostuleerd. Tien jaar later verschenen zijn Études des dynamique chimique (1884), handelend over de snelheid waarmee chemische reacties verlopen, de theorie van het chemische evenwicht en de affiniteitstheorie.

De beoefening van de systematische organische scheikunde begon in ons land in 1874 met de benoeming van Antoine Paul Nicolas Franchimont (1844-1919) tot buitengewoon hoogleraar in de organische chemie aan de Rijksuniversiteit Leiden. In 1877 werd hij benoemd tot gewoon hoogleraar. In zijn oratie De verschillende richtingen der chemie, blikken in het verleden, het heden en de toekomst dier wetenschap (2 mei 1874), gaf Franchimont als belangrijkste doel van de scheikunde de bepaling van de structuur van de verbindingen en daarin onderscheidde hij twee richtingen: de statica en de dynamica.1 ‘Wij kennen nu wetten volgens welke de atomen verbonden moeten zijn om onderling in evenwicht te wezen; maar wat we nog niet weten is de ligging der atomen ten opzichte van elkaar in de ruimte, waarvan de vorm der moleculen afhangt’. Als een van de toekomstige taken van de organische scheikunde zag Franchimont ‘die ligging der atomen in de moleculen en de wetten waarvan zij afhangt te bepalen’.2 Behalve de statica is de dynamica van de atomen, waarvan de ‘wetten [...] nog geheel in het duister [liggen] en om ze te kunnen ontdekken zal er nog veel empirisch moeten vastgesteld worden’, een taak voor de organicus.3

Met Franchimont en zijn leerlingen begon de moderne organische chemie in ons land. Zo deed Pieter Johannes Montagne (1867-1925), die op 14 december 1899 bij Franchimont gepromoveerd was op De inwerking van reëel salpeterzuur op drie isomere chloorbenzoëzuren en eenige derivaten, als conservator van het Leidse organisch-chemische laboratorium (sinds 1908) interessant onderzoek naar intramoleculaire (atoom) verschuivingen, in het bijzonder naar reacties waarbij de fenylgroep van één plaats in het molecuul naar een andere verhuist.4 Verschillende van Franchimonts leerlingen zetten het onderzoeksprogramma van hun leermeester als hoogleraar voort: A.F. Holleman, C.A. Lobry van Troostenburg de Bruyn, P. van Romburgh en H.J. Backer. Op hun beurt vormden ook zij organisch-chemische scholen. Van hen overleed de Amsterdamse hoogleraar Lobry de Bruyn al in 1904. Hilmar Johannes Backer (1882-1959), die op 6 juli 1911 bij Franchimont promoveerde op het proefschrift De nitraminen en hunne electrochemische reductie tot hydrazinen, was van

1916-1952 hoogleraar organische chemie in Groningen. Hij bestudeerde vooral fysisch-chemische aspecten van de organische scheikunde en onderzocht onder meerdere organische zwavelverbindingen, organometaalverbindingen en spiranen.5 Backer was de opvolger van Johan Fredrik Eykman (1851-1915), die zich gedurende zijn hoogleraarschap voornamelijk had beziggehouden met zorgvuldige refractometrische bepalingen.

Grote bekendheid kreeg Holleman door zijn onderzoekingen over de substitutie bij aromatische verbindingen en de toepassing van de fasenleer van Bakhuis Roozeboom bij het onderzoek van organische reacties. Zijn leerling Wibaut had eveneens grote belangstelling voor substituties in de benzeenkern. Een andere leerling van Holleman, Böeseken, vormde aan de Technische Hogeschool te Delft een school van organici, waaronder de latere hoogleraren S.C.J. Olivier, P.E. Verkade en J. Coops. Daar werkte ook een belangrijke groep promovendi, die geen hoogleraarsfunctie zouden krijgen en tegenwoordig als de ‘Delftse School’ worden aangeduid. We komen op hen nog uitvoerig terug.

Op 20 mei 1916 hield Backer zijn inaugurele oratie over Macht en idealen der organische chemie. Het oorspronkelijke doel van de organische synthese was de natuurproducten op te bouwen uit eenvoudige stoffen. Die synthetische methode bleek ook in staat tal van verbindingen te maken die niet of nooit in de natuur zullen voorkomen, waaronder de explosieve stoffen. ‘De organische chemie streefde haar doel voorbij. Ze verwijderde zich steeds verder van de natuur’.6 De macht van de synthese is zelfs vrijwel onbeperkt ‘en men vraagt zich wel eens af, of het niet mogelijk zou wezen tot zulke groote moleculen te komen, dat ze waarneembaar zijn, dat hun afmetingen overeenkomen met het oplossend vermogen der microscoop’.7 Daarvan zijn we weliswaar nog ver verwijderd, maar de natuurkunde komt ons te hulp door in plaats van het gewone licht röntgenstralen te gebruiken. ‘Hiermede schijnt één der grootste idealen van den organicus te worden vervuld, de waarneming van de rangschikking der atomen in het molecuul’. Het opsporen van het verband tussen de bouw van de moleculen en de fysische eigenschappen was voor Backer een van de voornaamste problemen, ‘een der nuttigste idealen van de organische chemie’.8 De scheikunde heeft zich van haar zusterwetenschappen natuurkunde en biologie steeds meer verwijderd, maar in de laatste jaren is er weer een toenadering gekomen en juist op de grensgebieden van deze wetenschappen zijn de mooiste ontdekkingen gedaan. ‘Een gemeenschappelijk werken, denken en zoeken moet ons doen naderen tot het doel, het ideaal van den natuuronderzoeker, het begrip der natuur’. 9 Wat is er uitgekomen van Backers ontboezemingen?

Arnold Frederik Holleman (1859-1953) en zijn leerlingen

Arnold Frederik Holleman (1859-1953) studeerde scheikunde in Leiden (1879) en Heidelberg (1883) en promoveerde op 26 maart 1887 bij Franchimont over Onderzoekingen over het zoogenaamde β-nitrocymol.10 Van zijn leermeester leerde hij nauwgezet en kritisch werken en kreeg hij zijn liefde voor organisch-chemische problemen. Na zijn promotie werd Holleman korte tijd assistent van de bekende Duitse



illustratie
XVIII. Arnold Frederik Holleman (1859-1953), hoogleraar organische chemie in Groningen (1893-1905) en in Amsterdam (1905-1924), schrijver van het talrijke malen herdrukte en vertaalde Leerboek der organische chemie (1896) en het Leerboek der anorganische chemie (1898). Kreeg grote bekendheid door zijn onderzoekingen over de substitutie bij aromatische verbindingen.


organicus Adolf von Baeyer in München en daarna van Van 't Hoff in Amsterdam. Von Baeyer deed toen zijn bekende onderzoekingen over het benzeen. Hij ‘had een paar jaar te voren zijn spanningstheorie ontwikkeld en was midden in zijn geniale onderzoekingen over de structuur van het benzol, waardoor Ladenburg's prismaformule voor goed als ondoeltreffend werd verklaard’, aldus Holleman in zijn afscheidscollege (1924).11 In 1889 werd Holleman benoemd tot directeur van het toen juist opgerichte Rijkslandbouwproefstation in Groningen en in september 1893 volgde zijn benoeming tot hoogleraar in de anorganische en de organische chemie aan de Groningse universiteit als opvolger van de wegens zijn gezondheid afgetreden Rudolph Sicco Tjaden Modderman (1831-1924). In december 1904 werd Holleman de opvolger van de overleden Cornelis Adriaan Lobry van Troostenburg de Bruyn (1857-1904) aan de universiteit van Amsterdam. Hij bleef dat tot zijn emeritaat in 1924 en overleed als nestor van de Nederlandse chemici op bijna 94-jarige leeftijd in 1953.

In Groningen moest Holleman de gehele chemie doceren. Wel werd twee jaar na zijn aantreden (1895) de fysicus Cornelis Harm Wind (1867-1911) benoemd tot lector in de mathematische fysica en de fysische chemie.

De naam Holleman is thans vooral nog bekend door zijn Leerboek der organische chemie (1896) en Leerboek der anorganische chemie (1898), die met hun talrijke opeenvolgende drukken generaties scheikundestudenten sterk hebben beïnvloed. Zijn onderzoeksprogramma laat zien dat Holleman veel meer was dan een succesvol leerboekenschrijver. In zijn Groningse oratie van 21 oktober 1893, Twee richtingen der scheikunde met elkander vergeleken, namelijk de organisch-preparatieve en de fysisch-mathematische richting, blijkt duidelijk het belang dat Holleman voor de organische chemie zag in de toepassing van fysisch-chemische methoden. ‘De physische en de organische richting der scheikunde mogen door het voorgaande eenigszins gekenmerkt zijn. Ieder heeft zijne eigen vraagstukken, maar beide kunnen elkander bij de oplossing daarvan onschatbare diensten bewijzen. Hoe meer de beoefenaars van beide richtingen dit in het oog houden; hoe meer er van weerszijden waardeering voor ieders streven bestaat, met des te zekerder gang zal de scheikunde vooruitgaan’.12 Ook in zijn Amsterdamse oratie van 27 februari 1905, Over de beteekenis der physisch-chemische methoden voor de organische chemie, wijst hij hierop: ‘Overal, waar de physische methoden in de organische chemie hebben ingegrepen, is hunnen invloed te bemerken als eene opklaring der denkbeelden, aan eene scherpere omlijning van het theoretische standpunt’.13 Dit was het motief dat als een rode draad door het gehele werk van Holleman loopt.

Het gebruik dat Holleman maakte van fysisch-chemische methoden bij zijn onderzoek, toont de grote invloed van Van 't Hoff, wiens assistent hij van 1887-1889 was geweest. We zien dit ook uit onderwerpen waarop zijn eerste Groningse leerlingen promoveerden: Over de oplosbaarheid van eenige niet-electrolyten in mengsels van aethylalcohol en water (August Constantijn Antusch op 12 juli 1894) en Over de verzeepingssnelheid van eenige esters bij inwerking van kali en van zoutzuur (Bonno van Dijken op 8 1895). Maar Hollemans belangstelling ging spoedig uit naar het onderzoek over de substitutie in de benzeenkern, waaraan zijn naam blijvend zou worden verbonden. De vraag op welke plaats bij substitutie van een monoderivaat de tweede substituent komt, was al lang onderwerp van onderzoek van de organisch-

chemici. In 1874 had Wilhelm Körner, hoogleraar organische chemie aan de landbouwhogeschool in Milaan, gevonden dat bij intreding van een tweede groep in een gesubstitueerd benzeen in hoofdzaak hetzij ortho- en para-, hetzij meta-producten ontstaan. Holleman wilde de tot dan toe bekende experimentele gegevens overzichtelijk samenvatten en rangschikte daartoe systematisch de substituenten in twee reeksen van ortho-para-richters en meta-richters. Bij zijn eigen onderzoekingen gebruikte hij fysisch-chemische methoden als hulpmiddel. In mei 1899 publiceerde Holleman een algemene methode om drie isomere benzeenderivaten naast elkaar te bepalen welke hij had getoetst aan de nitrering van benzoëzuur.14 Op 27 mei 1899 bood Lobry de Bruyn de Academie van Wetenschappen een verhandeling van Holleman aan: ‘Nitratie van benzoëzuur en van zijne methyl- en aethylesters’. Op 23 december 1905 hield Holleman, inmiddels van Groningen naar Amsterdam verhuisd, op de buitengewone algemene vergadering van de Nederlandsche Chemische Vereeniging een voordracht over ‘het probleem van de substitutie in de benzolkern’15, dat het onderzoeksprogramma bevat waarvan de grondslagen in Groningen waren gelegd.

Met zijn talrijke leerlingen voerde Holleman een groot aantal kwantitatieve nitreringen, halogeneringen en sulfoneringen uit, eerst van mono-, later ook van hogere benzeenderivaten en van derivaten van naftaleen. Het tijdrovende werk leidde tot de opsporing van wetmatigheden die de invoering van een tweede substituent in het monogesubstitueerde nogesubstitueerde benzeen beheersen en de factoren die hierbij een rol spelen. Bestudeerd werd uiteraard ook de tegenstelling tussen para-ortho- en meta-substitutie. De onderzoekingen voerden ook tot de studie van de reactiesnelheden. Nodig was een goede methode voor de kwantitatieve bepaling van de hoeveelheden van de verkregen isomeren. In welke verhouding ontstaan deze en hoe hangt die verhouding af van de uitwendige omstandigheden? Hier blijkt de invloed van het fasentheoretische werk van Bakhuis Roozeboom, dat door Holleman werd gedoceerd.

Nadat de kwantitatieve gegevens bij de vorming van de disubstitutieproducten in voldoende mate waren verkregen, was de volgende stap de invoering van een derde substituent en de invloed van plaats die deze onder invloed van de beide re aanwezige substituenten in het benzeenmolecuul vond. Dit was een technisch moeilijk onderzoek. Met zijn leerlingen Teunis van der Linden en Josué Jean Philippe Valeton (1883-1953; later hoogleraar mineralogie in Breslau en in Würzburg) ontwikkelde Holleman ‘een methode ter quantitatieve analyse van ternaire mengsels’, welke door hem op 26 februari 1910 aan de Academie van Wetenschappen werd aangeboden.16 Op voorstel van Van der Linden werd de fasenleer toegepast op de bepaling van de samenstelling van isomere mengsels, dat wil zeggen dat het smeltgedrag met en zonder toevoeging van zuivere componenten werd waargenomen. Van der Linden (1888-1965), die van 1937-1954 secretaris van de Nederlandse Chemische Vereniging zou zijn, promoveerde bij Holleman op 8 juni 1910 op een Quantitatief onderzoek over de halogeneering der mono-halogeenbenzolen.17

In 1910 kon Holleman de resultaten van zijn jarenlange onderzoekingen samenvatten in het boek Die direkte Einführung von Substituenten in den Benzolkern. Ein Beitrag zur Lösung des Substitutionsproblems in aromatischen Verbindungen. Kritische Literaturübersicht und experimentelle Untersuchungen, dat in 1913 werd aangevuld met ‘Onderzoekingen over de directe invoering van substituenten in de benzolkern, gedurende de jaren 1910, 1911 en 1912’18 en in 1923 met ‘Recent in-

vestigations on substitution in the benzene nucleus’.19 Het voornaamste resultaat was de regel van behoud van substitutietype. ‘Die vorhandene Gruppe dirigiert [...] ein neu eintretender Substituent unabhängig von seiner Natur, entweder hauptsächlich nach den para-ortho-Stellen oder nach der Metastelle’.20 De verhouding van de hoeveelheden van de isomeren in ieder type kan echter zeer sterk variëren. De twee typen zijn grensgevallen. Bij een para-ortho-substitutie onstaat altijd wat metaproduct en ook zuivere metasubstitutie komt praktisch niet voor.

Bij zijn onderzoekingen ging Holleman niet uit van een bepaalde theorie. Zijn eerste doel was om zoveel mogelijk experimentele gegevens met de grootst mogelijke nauwkeurigheid te verzamelen om er later bepaalde regelmatigheden uit af te leiden. De resultaten van zijn onderzoekingen zouden belangrijk materiaal vormen voor een nieuwe theorie van de valentie die voornamelijk door Engelse en Amerikaanse - geen Nederlandse - onderzoekers zou worden opgesteld. In zijn afscheidscollege op 26 september 1924 zag Holleman ‘met grote dankbaarheid en voldoening [...] terug op de 31 jaren van mijn professoraat’. Bij het overzien van wat de laatste vijftig jaar op chemisch gebied was voorgevallen ‘zou het mij niet passen om over de bescheiden bijdragen, die ik vermocht te geven aan de organische chemie, uit te weiden. Wel wil ik zeggen, dat zoo het mij mocht gelukt zijn, iets blijvends tot stand te brengen, ik dat voor een groot deel aan mijne meerendeels uitstekende assistenten te danken heb’.21 Na zijn emeritaat hield Holleman zich niet meer bezig met wetenschappelijk onderzoek. Wel was hij tot zijn tachtigste jaar actief in tal van wetenschappelijke commissies.

 

Een van Hollemans leerlingen was Johan Pieter Wibaut (1886-1967) die, als zoon van de vermaarde wethouder, in Amsterdam had gestudeerd en daar op 13 november 1912 bij Holleman was gepromoveerd op een Quantitatief onderzoek over de nitratie van ortho- en metachloortoluol, waarin hij de verhouding van de substitutiesnelheden bij de nitratie van chloortoluenen bepaalde.22 Na scheikundige aan de gemeentelijke gasfabrieken te Amsterdam (1912-1918) en adviserend scheikundige aan de Amsterdamsche Superfosfaatfabriek (1918-1920) te zijn geweest, werd Wibaut lector in de organische chemie. Als directeur van de propedeutische afdeling van het organisch-chemisch laboratorium van de Universiteit van Amsterdam volgde hij in 1925 Holleman als hoogleraar organische chemie op. Op 15 juni 1925 hield hij zijn oratie over ‘de verhouding tusschen theorie en experiment in de organische scheikunde’. Tot zijn emeritaat in 1956 vervulde Wibaut het Amsterdamse hoogleraarschap.

Vanaf de jaren twintig hield Wibaut zich met een viertal onderzoeksonderwerpen bezig. Als gevolg van zijn werk bij de gasfabrieken onderzocht hij de samenstelling van amorfe kool en de additie van halogeenwaterstof aan onverzadigde verbindingen om zo de in de gasfabrieken geproduceerde etheen in waardevoller producten om te zetten. Verder werden onderzoekingen verricht over de isomeren van nicotine. In 1926 wist hij nicotine-isomeren te synthetiseren; in 1944 het isopelletierine. Na de aanvaarding van het hoogleraarsambt zette hij het werk van Holleman, de substitutie in de benzeenkern, voort en begon hij aan het veel moeilijker probleem van de substitutie in de pyridinekern. In zijn afscheidscollege op 22 september 1956, over ‘de vooruitgang van de organische chemie in de laatste 30 jaar’23, noemde Wibaut onder

het werk dat op zijn laboratorium was verricht, het vinden van betere methoden voor de substitutie in pyridine ‘dat zich zo weerbarstig toonde tegenover de elektrofiele substitutie reacties’. Dit leidde tot de succesvolle bromering bij hoge temperatuur (300-500 oC) in de gasfase (1932). ‘Het resultaat is geweest, dat een nieuw hoofdstuk der pyridine-chemie werd geopend’. Het onderzoek werd uitgevoerd met Hermanus Johannes den Hertog (1902-1994), de latere hoogleraar organische chemie aan de Landbouwhogeschool te Wageningen, die van Wibaut als promotieonderwerp de halogenering van pyridine kreeg. ‘U weet dat de invoering van substituenten in de pyridinekern moeilijker gaat dan in benzeen. Misschien zit er iets in als we het in de gasfase proberen’, werd hem door zijn toekomstige promotor gezegd.24 Op 14 oktober 1931 promoveerde Den Hertog op het proefschrift De bromeering van pyridine. Met zijn leerlingen vond Wibaut de omkering van het substitutietype bij de bromering bij hoge temperaturen in de gasfase. Een van hen was de jong gestorven hoogleraar Frederik Leonardus Johannes Sixma (1923-1963), die op 7 juli 1948 bij hem promoveerde op De substitutie in aromatische verbindingen; de invloed van temperatuur en katalysatoren.

Net als Holleman vormde Wibaut een school van organici, vooral met Den Hertog en Sixma. Het werk dat door een honderdtal promovendi werd verricht heeft in belangrijke mate bijgedragen tot de ontwikkeling van die gebieden van de organische chemie waarop Wibaut zich heeft bewogen. Daarnaast bewerkte hij het Leerboek der organische chemie van Holleman, waarvan de elfde druk nog met Holleman werd verzorgd (1929), vanaf de twaalfde druk (1932) door Wibaut alleen en vanaf de zeventiende druk (1955) met zijn echtgenote, de op 29 oktober 1930 op Het sulfoneeren van pyridine onder kataltischen invloed van kwiksulfaat bij hem gepromoveerde Antoinette Johanna Pauline van Gastel (1898-1977).

 

Een leerling van de vroeggestorven Lobry de Bruyn, Jan Johannes Blanksma (1875-1950), die op 13 december 1900 bij hem gepromoveerd was op een Bijdrage tot de kennis der organische zwavelverbindingen, was van 1914 tot 1946 hoogleraar organische chemie te Leiden, waar hij Franchimont was opgevolgd.25 Blanksma was in de eerste plaats onderwijsman en wilde zich daarom - in tegenstelling tot veel van zijn collega's - niet aan de industrie binden om het gevaar te voorkomen dat zijn belangstelling zich dan meer op de industrie dan op het onderwijs zou richten. Voor Blanksma was de theorie niet meer dan een hulpmiddel. Men moest zich bewust zijn dat een theorie slechts tijdelijk is en dat in de wetenschap alleen het feit blijvend is. Het laatste stond voor hem dan ook primair. Zijn sterke historische belangstelling steunde hem in deze opvatting.

Blanksma en zijn leerlingen hielden zich vooral bezig met onderzoek naar de snelheid van organisch-chemische reacties. Talrijke nitroverbindingen werden bereid en hun zoete smaak leidde tot een studie over het verband tussen de structuur van dechemische verbinding en zijn smaak. Vele nieuwe, min of meer zoetsmakende stoffen werden hierbij gevonden. Met zijn promovendus Petrus Wilhelmus Maria van der Weijden werd een zoete stof ontdekt, die drieduizend maal zo zoet was als rietsuiker: het 1-n-propoxy-2-amino-4-nitrobenzeen (1939).26

Blanksma's wetenschappelijk werk is vrij onbetekend geweest. Zijn wetenschappelijke ‘kroonprins’ Jan van Alphen (1900-1969), die al op 28-jarige leeftijd lector

werd, verliet in 1946 de Leidse universiteit en ging naar Elsevier Publishing Company. Mede onder invloed van de invloedrijke Kögl volgde diens leerling Egbertus Havinga (1909-1988) in Leiden Blanksma op.

De delftse school (1920-1924) van Jacob Böeseken (1868-1949)

Een geheel ander onderzoeksprogramma dan Holleman voerde Jacob Böeseken (1868-1949) in Delft uit. Böeseken was in het najaar van 1893 als assistent aan het Rijkslandbouwproefstation te Groningen benoemd, waar Holleman directeur was.27 Toen deze in oktober 1893 tot hoogleraar aan de universiteit van Groningen werd benoemd, werd Böeseken een paar maanden later zijn assistent (1894).

Böeseken had scheikundige technologie aan de Polytechnische School in Delft gestudeerd (1887-1893). Omdat het voor een scheikundig ingenieur toen niet mogelijk was aan een Nederlandse universiteit de doctorsgraad te behalen, promoveerde hij op 11 mei 1897 aan de universiteit van Basel op een proefschrift Über die Einwirkungs-producte der primären Amine auf die Dinitrosacyle. In 1898 werd Böeseken leraar aan de hogereburgerschool en het gymnasium te Assen. In 1906 werd hij lector in de propedeutische scheikunde te Groningen, maar reeds het jaar erop volgde zijn benoeming tot gewoon hoogleraar in de organische scheikunde en de toepassingen ervan aan de Technische Hogeschool te Delft. Op 16 oktober 1907 hield hij zijn inaugurele rede Wisselwerkingen tusschen wetenschappelijk onderzoek en de organisch-chemische techniek. Tot zijn emeritaat in 1938 doceerde hij organische chemie, waarbij ook veel aandacht werd geschonken aan biochemische vraagstukken. Böeseken zag scherp in dat de aanstaande organisch-chemicus de methoden van de fysische chemie nodig heefgt om tot een verdieping te komen van het inzicht in de bouw en het gedrag van organische moleculen.

Omstreeks 1907 nam de afdeling scheikundige technologie op de Technische Hogeschool een bescheiden positie in, maar door de dominerende figuur van Sebastiaan Hoogewerff (1847-1934) had de organische chemie een zeer belangrijke plaats op het programma gekregen. Veel van Böesekens leerlingen vervulden posities in de industrie, waardoor Böesekens belangstelling ook gericht werd op onderwerpen met een niet uitsluitend zuiver wetenschappelijk karakter.

Böesekens wetenschappelijk werk lag vooral op het gebied van de configuratie van organische verbindingen met behulp van de boorzuurcomplexen van polyhydroxyverbindingen (meerwaardige alcoholen) en van cyclische ketalen tot diolen en aceton.

Nadat de Italiaanse chemicus Gaetano Magnanini gevonden had dat het geleidingsvermogen van tal van polyhydroxyverbindingen door toevoeging van boorzuur sterk toenam (1890), had Van 't Hoff opgemerkt dat dit alleen mogelijk is als er een mogelijkheid bestaat voor de vorming van een vijfring.28 Hij veronderstelde dat vicinale diolen met boorzuur reageren onder vorming van cyclische verbindingen, die sterker zuur zijn dan het boorzuur zelf. De grondslag voor de voorstellingen over de bouw van verzadigde koolstofringen was steeds gebaseerd op de opvatting van Van 't



illustratie
XIX. Jacob Böeseken (1868-1949), lector in Groningen (1906-1908) en hoogleraar organische chemie in Delft (1907-1938). Deed met zijn leerlingen belangrijke onderzoekingen naar de configuratie van organische verbindingen met behulp van de boorzuurcomplexen van polyhydroxyverbindingen.


Hoff over de regelmatige tetraëder: de vier valenties van het koolstofatoom werken in de richtingen die het middelpunt met de hoekpunten van de tetraëder verbinden en die met elkaar een hoek van 109o28' maken. In 1885 had Adolf von Baeyer met zijn spanningstheorie een bevredigende verklaring gegeven van de bouw van verzadigde koolstofringen (CH2)x, waarvoor hij overigens alleen ‘vlakke’ structuren aannam. De afwijking van Van 't Hoffs hoek van 109o28' geeft spanning in het molecuul en veroorzaakt daardoor instabiliteit. Een koolstofvijfring is bevoorrecht omdat deze een minimum aan ringspanning bezit (de afwijking bedraagt slechts 0o44'). Dat ook de koolstofzesring gemakkelijk ontstaat en zeer stabiel is, werd niet als in strijd met de spanningstheorie beschouwd. Ze is namelijk gering (- 5o16'). Over hogere koolstofringen was te weinig bekend om conclusies te kunnen trekken over eventueel toenemende ringspanningen. Von Baeyer zelf meende dat het bestaan ervan, wegens de negatieve afwijking van de koolstof-koolstofbindingen, onwaarschijnlijk was, maar spoedig bleek dat niet het geval te zijn.

Vijf jaar later wees Hermann Sachse, assistent op het organisch-chemisch laboratorium van de Technische Hochschule in Berlijn, op de mogelijkheid van een ruimtelijke spanningsloze configuratie van de verzadigde koolstofzesring. Voor de drievier- en vijfringen had hij dezelfde opvattingen als Von Baeyer, maar voor de zesring niet. Nam Von Baeyer een vlakke structuur aan met een spanning in de ring, Sachse veronderstelde een niet-vlakke structuur zonder spanning (1890). Voor cyclohexaan bestaan twee ruimtelijke spanningsvrije structuren: een starre symmetrische en een beweeglijke asymmetrische configuratie (de stoel- en de bootvorm), die in elkaar kunnen overgaan. Maar de theorie van Sachse kreeg weinig belangstelling omdat de beide isomeren niet waren te isoleren. Een uitwerking van de theorie van Sachse gaf de hoogleraar scheikunde aan de universiteit van Heidelberg, Ernst Mohr in 1915. Hij nam aan dat de stoel- en de bootvorm - vanwege de zeer geringe overgangsenergie - niet zijn te isoleren. Mohr voorspelde het bestaan van twee spanningsvrije isomeren van decaline, cis en trans. Het lukte Böeseken in 1918 cyclohexaan-1,2-diol te isoleren, waarna in 1923 Walter Hückel het cis- en het trans-decaline zelf wist te verkrijgen.

In Delft deden Böeseken en zijn leerlingen systematisch onderzoekingen over de verzadigde vijf- en zeskoolstofring, waar tussen een groot verschil bleek te bestaan. Op 26 mei 1917 hield Böeseken in de Academie van Wetenschappen een voordracht over ‘de beteekenis van complexe boorzuurverbindingen voor de bepaling van de configuratie van organische verbindingen’. Vanaf 1911 had hij het geleidingsvermogen van boorzuur als methode voor de configuratiebepaling van polyhydroxyverbindingen gebruikt. ‘De aanleiding tot de boorzuuronderzoekingen, die in het Delftsche laboratorium sedert 1911 zijn uitgevoerd, was het probleem over de ligging van de C-atomen van den benzolring in de ruimte. Telkens dook nml. de meening op, dat de C-atomen niet in één vlak zouden gelegen zijn, maar in de hoekpunten van een regelmatigen octaëder’.29 In juli 1913 publiceerde hij een artikel ‘Über die Lagerung der Hydroxyl-Gruppen von Polyoxy-Verbindungen im Raum. Die Konfiguration der gesättigten Glykole und der α- und β-Glykose’.30 Böeseken stelde vast dat twee hydroxylgroepen aan naast elkaar liggende koolstofatomen alleen niet voldoende zijn de geleidbaarheid te verhogen. Nodig is dat ‘die Hydroxylgruppen an derselben Seite und in derselben Ebene an zwei benachbarte Kohlenstoffatome gebunden sind’.31

Glycol verhoogt de geleidbaarheid van een boorzuuroplossing niet, glycerol wel. De oorzaak ligt in het feit dat gelijknamige atomen of atoomgroepen zich ‘van nature’ afstoten. De hydroxylgroepen in glycol zijn zo ver mogelijk van elkaar verwijderd, waardoor complexvorming niet plaats kan vinden. In alcoholen met meer dan twee hydroxylgroepen, zoals glycerol, vindt weliswaar eenzelfde afstoting plaats, maar niet zo ongunstig voor complexvorming als bij glycol. Het uitblijven van complexvorming met boorzuur voerde hij terug op een ongustige trans-oriëntering van de hydroxylgroepen in het molecuul. Vorming van het boorzuucomplex wees op de gunstige cis-plaatsing waarbij een vijf- (of zes)ring wordt gevormd. Zo vond hij dat in α-glucose de hydroxylgroepen van 1 en 2 op de cis-plaats staan. Op 22 februari 1921 promoveerde bij Böeseken Hendricus Couvert op het proefschrift De configuratie van eenige suikers, waarin de cyclische structuur van suikers bevestigd werd met de boorzuurmethode en de configuratie van de beide stereo-isomere vormen bij een suiker kon worden vastgesteld.

Böeseken wilde zijn boorzuurmethode toepassen op enige cyclische cis-trans-vicinale diolen. Gekozen werd voor de cyclopentaandiolen, waarbij verwacht werd dat boorzuur zich met het cis-diol verbindt tot een complexe verbinding met een sterk zuur karakter en daardoor een hoog geleidingsvermogen. In de transvorm liggen de hydroxylgroepen ongustig voor de vorming van zo'n boorzuurcomplex en op deze wijze zijn de beide isomeren te onderscheiden. Böeseken gebruikte de hypothese van Van 't Hoff over ringvormige verbindingen met boorzuur en was ervan overtuigd dat dergelijke ringderivaten alleen gevormd worden als twee naburige hydroxylgroepen van natuur ‘gunstig’ ten opzichte van elkaar zijn geörienteerd (dat wil zeggen parallel gericht en met het koolstofatoom in één vlak staan). Hierin zou dan een zeker hulpmiddel voor configuratie-onderzoek zijn gelegen.

Christiaan van Loon paste de methode van Böeseken toe op de configuratiebepaling van de cis-trans-isomere cyclische-1,2-diolen aan de hand van een onderzoek van de isomere cyclopentaan-1,2-diolen en de isomere hydrindaan-1,2-diolen. Hij vond dat alleen de cis-isomeren een sterke verhoging van het geleidingsvermogen veroorzaakten, terwij bij de trans-isomeren geen verhoging werd waargenomen. Hij maakte daarbij ook gebruik van acetaalvorming met aceton. Het cis-cyclopentaan-1,2-diol en het cis-hydrindaan-1,2-diol gaven de verwachte condensatieproducten met aceton, de trans-isomeren niet. Op 4 juli 1919 promoveerde Van Loon op het proefschrift Stereochemie der cyclopentaan- en der hydrindeen-1,2-diolen. Maar in december 1919 vond Böesekens leerling J. van Giffen dat de beide cyclohexaan-1,2-diolen geen merkbare verhoging van het geleidingsvermogen met boorzuur gaven. Wel vormde het cis-isomeer, in tegenstelling tot het trans-isomeer, met aceton het ketaal. Blijkbaar is er hier geen vlak ringsysteem. Böeseken meende dat ‘évidemment, l'anneau à six carbones possèdes une certaine souplesse, qui permet aux hydroxyles de s'é loigner l'un de l'autre plus que l'on aurait cru possible’.32 Het bleef echter bij dit vermoeden. In zijn dissertatie Bijdrage tot de kennis van den ruimtelijken bouw van atoomringsystemen (10 mei 1922) probeerde Henri George Derx (1894-1953) dit vermoeden van Böeseken te bevestigen.33. Hij herhaalde en bevestigde de waarnemingen van Van Giffen en vond dat in de reeks van de cyclische 1,2-diolen bij tetrahydronaftaleen-1,2-diol en -2,3-diol alleen de cis-diolen met aceton condensatieproducten (ketalen) vormden, terwijl geen van de isomeren een meetbare verhoging van

het geleidingsvermogen van boorzuur veroorzaakte. Maar bij de cycloheptaan-1,2-diolen stelde Derx vast dat beide isomeren zowel het geleidingsvermogen van boorzuur verhoogden (zij het bij het cis-isomeer in wat hogere mate dan bij het trans-isomeer), als met aceton een ketaal vormden. De oorzaak van het merkwaardige gedrag van cyclohexaan-1,2-diol ten opzichte van boorzuur werd in de bouw van de zesring gezocht. Derx kende de oude en vergeten publikatie van Sachse uit 1890 en construeerde een ruimtelijk zesringmodel, opgebouwd uit koolstoftetraëders volgens Van 't Hoff en geheel in overeenstemming met de theorie van Sachae. Het gedrag van de beide cycloheptaan-1,2-diolen werd met een ruimtelijk zevenringmodel verklaard. Bevestiging van de theorie gaf een onderzoek van tetrahydronaftaleen-1,2-diol en -2,3-diol. Derx had door een instrumentmaker uit houten tetraëders en messingstaafjes modellen laten bouwen om de opvattingen van Sachse aanschouwelijk te maken. De modellen brachten de ‘draaibaarheid’ om de koolstof-koolstofbinding duidelijk tot uiting en lieten er geen twijfel aan bestaan dat in het cyclohexaan-1,2-diol de hydroxylgroepen zich in een voor de reactie ongustige positie bevinden, indien ze zich in de ‘starre’ stoelvorm en in een gunstige positie, als ze zich in de ‘flexibele’ bootvorm bevinden. Derx noemde beide ringvormen respectievelijk ‘position de lit’ en ‘position de chaise’.

Onafhankelijk van Mohr kwamen in 1921 Böeseken, Van Giffen en Derx dus langs experimentele weg tot een ruimtelijke structuur van de zesring, die een verklaring gaf van het gedrag van cis-cyclohexaan-1,2-diol ten opzichte van het geleidingsvermogen van boorzuur. Sindsdien stond het onderzoek van spanningsvrije ringen met meer dan vijf koolstofatomen centraal in de onderzoekingen van Böeseken en zijn leerlingen. Onder hen was Petrus Hendrik Hermans (1898-1979), die later grote bekendheid kreeg door zijn werk op het gebied van de synthetische vezels. Hermans gaf in zijn dissertatie Onderzoek naar de ruimtelike konfiguratie van enkele glykolen. Een kritiese beschouwing over de betekenis der boorzuur- en acetonverbindingen voor de stereochemie (19 maart 1924) hiervoor een kritische thermodynamische beschouwing, waaruit de invloed van zijn andere leermeester, de fysisch-chemicus F.E.C. Scheffer duidelijk blijkt.34 Uitvoerig mat Hermans de reactiesnelheid en de evenwichtsconstanten van de reactie van diolen met aceton.35 Hij nam daarbij waar dat hoewel stoffen als ethyleenglycol en trans-cyclohexaan-1,2-diol geen meetbaar effect vertoonden op de geleidbaarheid van boorzuuroplossingen, ze toch met aceton reageerden. Hij breidde het onderzoek uit naar de reactie van een acyclische verbinding, hydrobenzoine [1,2-difenylethaan-1,2-diol] met aceton. De gevonden verschillen in reactiesnelheid en evenwichtsconstanten verklaarde hij door aan te nemen dat de configuraties met een minimale potentiële energie die zijn waar de fenylgroepen op maximale afstand van elkaar staan.

Hermans had grote belangstelling voor kwantitatieve berekeningen die hem informatie konden verschaffen over de relatieve stabiliteit van de cyclohexaanvormen. ‘Bij de opzet ervan mocht ik de hulp ontvangen van prof. F.E.C. Scheffer en bij het zeer omvangrijke cijferwerk, de krachtige en onmisbare steun van de heer J. Berk,

le plus bas la configuration cis: au diol fondant à 63o la configuration trans. Car tous les diols examinés par (M. van Loon), et par moi, qui furent préparés par oxydation par le permanganate de potassium, c. à d. le cis-cyclopentanediol (M. van Loon), le cis-cyclohexanediol (Markownikow), le cis-1.2. tétrahydronaphalènediol et le cis-2.3.tétrahydonaphtalènediol par moi, avaient le point de fusion plus bas que leur stéréo-isomère et de tous les diols nommés la méthode à l'acétone a prouvé leur configuration cis, sans aucun doute.

Comme M. Böeseken et moi nous l'avons déjà indiqué dans une communication préliminaire1), chacun des deux diols cycloheptaniques forment un composé acétonique différent, qui par l'action d'ean acidulée donne naissance au diol dont on est parti.

Voila donc la première fois que la méthode à l'acétone nous laisse dans l'embarras. Evidemment, dans le cas de l'anneau cycloheptanique simple, la méthode à l'acétone ne peut pas, par la formation seule d'un composé acétonique, servir ni pour la distinction, ni pour la séparation de diols isomères cis et trans.

Ce fait est bien remarquable, d'autant plus, que la formation d'un composé acétonique de l'ortho-cycloheptanediol trans est fout à fait d'accord avec le modèle de Kékulé de l'atome de carbone, dont nous nous sommes servis dans cette publication. Ce modèle nous montre que, à commencer par l'anneau à sept atomes, la rotation, les mouvements dans l'espace des atomes de l'anneau, est si peu gêné par leur liaison dans un anneau, que sans que les angles entre les directions s'àcartent à aucun moment de leur valeur normale de 109o28, les deux groupements hydroxyle peuvent se trouver dans un plan, ou du moins à peu; près, avec les atomes de carbone auxquels ils sont liés, naturelle

illustratie
XX. Ruimtelijke modellen van cis- en transdiolen door Henri George Derx (1894-1953) in zijn Delftse dissertatie Bijdrage tot de kennis van den ruimtelijken bouw van atoomringsystemen (1922; blz. 17) beschreven.


ment pour les diols cis (fig. 11), mais aussi pour les diols trans (fig. 12).

kand. scheik. ing., waarvoor ik ook op deze plaats mijn hartelike dank uitspreek’.36 Hermans deed berekeningen over de inwendige potentiële energie van een reeks uitgekozen configuraties van het cyclohexaandiolmodel volgens Derx. In alle gevallen bleek een configuratie met ongunstig georiënteerde hydroxylgroepen de geringste potentiële energie te bezitten. Uit de berekeningen kon hij concluderen dat de stoelvorm stabieler is dan de bootvorm. Hermans kwam hierbij tot de aanname van een sterische hindering, van een niet-vrije draaibaarheid om de koolstof-koolstofas.

Later, in 1938, voerde Hermans de berekeningen nogmaals uit voor de cycloheptaanring, nu met behulp van de toen recent in de handel te verkrijgen, door Herbert Stuart van het Physikalisches Institut in Koningsbergen geconstrueerde ruimtevullende molecuulmodellen, waaraan de atoombindingsstralen van Linus Pauling ten grondslag lagen en waarmee de ruimtelijke verhoudingen in moleculen benaderd konden worden weergegeven.37

Bij zijn eerdere onderzoekingen had Hermans gevonden dat 1:1-complexen van diolen en verwante verbindingen met boorzuur even zwak zuur zijn als boorzuur zelf. De veronderstelling van Van 't Hoff dat de boorzuurcomplexen de oorzaak zijn van de toename van de geleidbaarheid van de oplossingen, is dus niet juist. Hermans veronderstelde dat de oorzaak van de toename van de geleidbaarheid gezocht moest worden in complexen die uit twee moleculen diol en een molecuul boorzuur zijn opgebouwd en die een spiraanstructuur bezitten.38 Goed gekozen derivaten zouden daardoor in optische antipoden splitsbaar moeten zijn. Deze veronderstelling werd experimenteel bevestigd door Jacob Meulenhoff in zijn proefschrift Bijdrage tot de kennis van organische boriumverbindingen, waarop hij op 21 mei 1924 bij Böeseken promoveerde.39

In april 1922 schreef Böeseken op verzoek van de redactie van het Chemisch Weekblad een verhandeling over ‘de beteekenis van het boorzuur en van het aceton voor de kennis van de configuratie van een aantal organische verbindingen en van den bewegingstoestand der molekulen in de ruimte’.40 Hij kwam tot de conclusie dat we in zijn onderzoekingen een bevestiging van de fundamentele wetten van Van 't Hoff vinden en dat ‘vijfringen, zoowel verzadigde als onverzadigde niet zeer bewegelijke vlakke systemen zijn’, terwijl de ‘verzadigde zes- en zevenringen spanningslooze gebogen oppervlakken zijn, die zich in golvende, pulseerende bewegingen door de ruimte spoeden. Hierbij is evenals bij de bewegingen om de enkelvoudige bindingen één der standen de meest bevoorrechte; voor enkele diolen konden gegevens over dien stand worden verzameld’.41 Tenslotte zijn de koolstofatomen van de benzeenring met de daaraan gebonden groepen zeer weinig beweeglijk en meestal in hetzelfde platte vlak gelegen.

Door het werk van de Delftse school en zijn leerlingen werden de eerste experimentele bewijzen voor de ruimtelijke structuur van de hogere koolstofringen gegeven. Hun onderzoekingen over de configuratie van de cyclohexaanring werden door Walter Hückel uitvoerig besproken in zijn Der gegenwärtige Stand der Spannungstheorie (1927), maar snel vergeten. Met de onderzoekingen van de Delftse school van Böeseken over de niet-vlakke structuur van koolstofringen met meer dan vijf koolstofatomen werd een belangrijke, zij het veronachtzaamde bijdrage geleverd tot de ontwikkeling van de conformatie-analyse.42 Pas in 1973 zag de Amerikaanse chemiehistoricus O. Bertrand Ramsay er de grondslag van de conformatie-analyse in

doordat het bestaan van een rotatiebarrière werd bewezen en op exact thermodynamische basis kwantitatief werd gemeten.43 Het zou Egbert Havinga zijn, een leerling van Kögl, die als hoogleraar organische chemie in Leiden (1946-1979) een internationale school van conformatie-analyse zou vormen.44

Hermans zelf was zich al vroeg bewust van het belang van de ‘conformatie-analyse’ voor het begrijpen van chemische en biochemische reacties. In 1924 schreef hij: ‘Vielleicht wird einmal (voraussichtlich erst in weiter Zukunft) eine genauere Kenntnis dieser feineren Konfigurationsunterschiede von Wichtigkeit sein für das Verständnis gewisser biochemischer Erscheinungen. Im fein abgestimmten Chemismus der lebenden Substanz werden ohne Zweifel die Einflüsse von konfigurativen Unterschieden der hier betrachteten Art eine wichtige Rolle spielen können’.45 Op het eind van zijn leven kwam Hermans terug op de lotgevallen van de Delftse school. Naar aanleiding van een verzoek ‘van de zijde van een Amerikaanse, in de historie van de stereochemie gespecialiseerde en geinteresseerde wetenschappelijke instantie (hoogleraar)’ om inlichtingen over de molecuulmodellen van Derx, zond Hermans op 30 januari 1973 een lange brief aan de Historische Commissie van de KNCV.46 Hij merkte daarin op dat bij de aanstaande herdenking in 1974 van de publicatie van Van 't Hoffs stereochemie ook de ‘zéér positief baanbrekende prestatie’ die ‘door een twee of drietal jonge Nederlandse chemici, die in het begin der 20-ger jaren direkt op elkaar volgend aan hun promotie werkten aan de T.H. te Delft’, gememoreerd dienden te worden. Zij hebben de tweede (na Van 't Hoff) Nederlandse bijdrage tot de stereochemie geleverd, die ‘vrijwel onopgemerkt en in alle geval in het algemeen onbekend gebleven is’. Uitvoerig schetste Hermans de bijdragen van de Delftse school tot de conformatie-analyse, waaraan ondanks publicatie ervan in buitenlandse chemische tijdschriften geen aandacht was geschonken. Erger nog, ‘een der genoemde buitenlandse werkers, met name de Zwitserse (die ook nog een blauwe maandag in Nederland hoogleeraar geweest is) [vond] vier jaar na de afsluitende Nederlandse publicatie, en wel in 1928, in een van zijn belangrijkste verhandelingen, het in een voetnoot toepasselijk te achten aan het Nederlandse werk “iedere waarde” te ontzeggen’. Bedoeld is L.S. Ruzicka, die het werk van Böeseken en diens promovendi voor zijn onderzoek over de stabiliteit en bereiding van grote ringen niet van betekenis vond.47

Hermans stelde nadrukkelijk ‘dat de gehele “actie” die ik (van “buiten af” daartoe genoopt) ben gaan voeren, primair gevoed is door het gevoel van een ere-plicht ten opzichte van een hooggewaardeerde collega en dierbare (reeds lang overlenden) persoonlijke vriend, die m.i. een sleutelrol gespeeld heeft in het werk van de “Delftse school”, doch daarvoor nog nimmer op adequate wijze nationaal noch internationaal gecrediteerd werd’, namelijk Derx, die in 1953 als adviseur en leider van een nieuwe afdeling microbiologie bij het Koninklijk/Shell Laboratorium in Amsterdam op 59-jarige leeftijd was overleden. Hermans lichtte Ramsay niet alleen uitvoerig in over de molecuulmodellen van Derx, maar ook over de rol die ze gespeeld hadden in het onderzoek van de Delftse school. Via Ramsay kwam Hermans in contact met verschillende buitenlandse chemici, die zich met de conformatie-analyse bezigheilden. Het moet de 74-jarige Hermans goed gedaan hebben, dat de Engelse chemicus Derek Harold Richard Barton, die in 1969 gezamelijk met de Noorse fysisch-chemicus Odd Hassel de Nobelprijs scheikunde gekregen had ‘voor hun bijdragen tot de ontwikkeling van het begrip conformatie en zijn toepassing in de scheikunde’, hem op 17 april

1972 schreef: ‘The question of why the work of this school [namelijk de Delftse school] was not well appreciated is an interesting one. I think for myself, that a theoretical treatment only becomes well accepted if there is a real need for a large body of chemists to use it. Thus my own paper in Experientia (1950) was in an obscure journal (for organic chemists) and yet it acted as a crystallization nucleus because steroid chemists had a great need of its generalizations. Cortisone chemistry was just beginning seriously in 1950 and there were thousands of chemists working on steroids’.48

Op 14 februari 1936 gaf Böeseken voor de Chemische Kring te Amsterdam een overzicht van zijn onderzoekingen49. Omdat door de door hem en zijn leerlingen gebruikte chemische methoden (onderzoek met boorzuur en aceton) mogelijk de ligging van de groepen in het onderzochte ringsysteem kan worden gewijzigd, wilde hij zijn chemisch onderzoek aanvullen met een fysisch. Daartoe had hij gekozen voor de bepaling van dipoolmomenten, waarop op 5 juni 1935 Percy Cohen Henriquez bij hem was gepromoveerd.50

 

Böeseken schreef in zijn overzicht uit 1922 ook dat door zijn onderzoekingen was gebleken ‘dat de C-atomen van den benzolring met de daaraan gebonden groepen zeer weinig bewegelijk zijn en meestentijds in hetzelfde platte vlak zijn gelegen’. Over de structuur van het benzeen waren de chemici het in de twintiger jaren onderling nog verre van eens. Zo vroeg Antoine Eugène Lacomblé, die in Leiden bij Schreinemakers een promotie voorbereidde, zich in 1918 af of de structuur van benzeen niet te verklaren zou zijn met de theorie van Werner. Volgens die theorie zouden in het meest waarschijnlijke model van benzeen de koolstofatomen zich op de hoekpunten van een octaëder bevinden, maar Lacomblé zag in dat daarmee geen rekenschap werd gegeven van de eigenschappen van het benzeen.51

In de zesde druk van zijn Leerboek der organische chemie (1915) schreef Holleman: ‘Daarentegen is het, niettegenstaande de zeer moeitevolle onderzoekingen van de kundigste chemici, toch nog niet gelukt, van den inwendigen bouw van het benzol eene duidelijke voorstelling te verkrijgen; samenhangende met de vraag, hoe de vierde bindingseenheid der zes C-atomen gebonden moet worden gedacht’.52 Ruim tien jaar later (1927) wijdde Holleman zes bladzijden aan het probleem van de structuur van het benzeen om weer te moeten concluderen dat ‘niettegenstaande de zeer moeitevolle onderzoekingen van de kundigste chemici [het] toch nog niet gelukt [is], van den inwendigen bouw van het benzeen eene duidelijke voorstelling te verkrijgen [...]’.53 In de tussentijd had E.H. Büchner in april 1919 in het Chemisch Weekblad een artikel gepubliceerd over ‘het atoom van Bohr in de organische chemie’, waarin hij het Bohrse atoommodel toepaste op het methaanmolecuul en vervolgens op onverzadigde verbindingen, inclusief het benzeen. ‘Dit molecuul moet in een plat vlak liggen, aangezien men anders noodzakelijkerwijs veel gevallen van optische isomerie had moeten aantreffen’.54 Een overzicht van de toepassing van de moderne quantummechanica op het benzeenprobleem werd in 1933 door ir. Guillaume Elsen in het Chemisch Weekblad behandeld.55 Het was ook in deze tijd dat de aan de Polytechnische School in Delft opgeleide mijnbouwkundig ingenieur Cornelis Willem August Lely (1882-1936) zijn merkwaardige opvattingen over de structuur van het benzeen publiceerde.56 Hij was wegens zijn gezondheid in 1919 teruggekeerd van het eiland

Billiton waar hij sinds 1908 in dienst van de Billiton Maatschappij werkzaam was. In het Chemisch Weekblad publiceerde hij twee artikelen over de vraag: ‘Is de benzoltheorie van Kekulé houdbaar?’. Het eerste artikel was gedateerd oktober 1922, het tweede januari 1923.57. De beide artikelen leidden tot een heftige polemiek in het Chemisch Weekblad tussen 1922 en 1925.

Lely verwierp de oscillatietheorie van Kekulé als ‘iets gezochts’ en postuleerde zelf een ‘driehoekformule’ van het benzeen. De drie waterstofvrije koolstofatomen zijn onderling in een driehoek (de ‘primaire’ driehoek) gebonden gedacht. De andere drie koolstofatomen vormen de toppen van de ‘secundaire’ driehoeken. Ze dragen paarsgewijs de zes waterstofatomen, welke ‘vrijelijk in dezelfde richting en synchroon roteeren’ kunnen. De opvattingen van Lely werden direct heftig aangevallen door de Wageningse hoogleraar in organische, anorganische en fysische chemie S.C.J. Olivier, door H.J. Prins en de latere Rotterdamse scheikundeleraar H.A.J. Schoutissen. De veronderstelling van Lely in zijn tweede artikel van de synchrone rotaties werd direct afgewezen door Olivier en de in 1922 in Delft afgestudeerde scheikundig ingenieur Johannes Dirk van Roon (1894-1971), die op 17 juni 1929 bij Böeseken zou promoveren op een dissertatie Over de vorming der cyclische acetalen van glycerine met acetaldehyd, formaldehyd en benzaldehyd. Ook Prins en Schoutissen waren leerlingen van Böeseken: Hendrik Jacobus Prins (1889-1958) was op 23 oktober 1912 gepromoveerd op een Bijdrage tot de kennis der katalyse. De katalytische werking van aluminiumhalogeniden en werkzaam als chemicus bij Polak en Schwarz’ Essencefabrieken in Hilversum; Hendrikus Antonius Josephus Schoutissen (1899-1947) zou op 19 maart 1926 promoveren op Studies in de diazochemie. Tevens als bijdragen tot het substitutieprobleem in de benzolkern.

Van Böesekens overig werk noemen we zijn onderzoekingen over katalytische werkingen, met name van het Friedel-Crafts type, die tot de zogenaamde dislocatietheorie (d.w.z. de wisselwerking tussen katalysator en de reagerende moleculen) leidde (1910).58 Voorts zijn constitutiebepalingen van onverzadigde verbindingen als elaeostearinezuur (1925), die van betekenis waren voor de ontwikkeling van de studie van de vette oliën.

Pieter Eduard Verkade (1891-1979) en Jan Coops (1894-1969)

Onder de esenveertig promovendi van Böeseken bevinden zich de organici Verkade en Coops. Pieter Eduard Verkade (1891-1979) had van 1908-1913 scheikundige technologie in Delft gestudeerd en was op 5 maart 1915 gepromoveerd op een proefschrift over de Hydratatie van organiese zuuranhydrieden. Hij werd assistent voor de zogenoemde ‘verzameling van handelswaren en van grondstoffen en producten der nijverheid’ (1916), conservator en lector voor de warenkennis (1917) en vervolgens hoogleraar in de warenkennis, de chemie en de technologie der handelswaren aan de Nederlandsche Handels-Hoogeschool te Rotterdam (1919).59 In 1938 volgde zijn benoeming tot hoogleraar in Delft als opvolger van Böeseken. Hij aanvaardde zijn ambt op 21 oktober 1938 met een oratie Organische chemie en industrie.

In 1912 liet Böeseken zijn leerling Verkade een onderzoek uitvoeren naar de hy-

dratatiesnelheden van organische zuuranhydriden om zo meer te weten te komen over ringspanningen. Verkade promoveerde weliswaar op dit onderzoek, maar kwam tot de conclusie dat hydratatiesnelheden geen heldere resultaten konden geven over de ringspanningen in cyclische anhydriden en dat men daarvoor beter verbrandingswarmten kon meten.

Toen Verkade in Rotterdam tot hoogleraar werd benoemd begon hij direct met de ijking en meting van een calorimetrische bom, die hij dankzij het Hoogewerf-fonds had verkregen. In Rotterdam onderzocht hij vanaf 1919 met zijn assistent J. Coops systematisch de relaties tussen fysische eigenschappen en structuren van organische verbindingen door het meten van de verbrandingswarmten. Het waren technisch moeilijke precisiemetingen, waaronder een belangrijk onderzoek over de thermochemische standaardstoffen (1922), die tot doel hadden kwantitatieve gegevens over ringspanningen te verkrijgen. Gemeten werden de verbrandingswarmten van de opeenvolgende termen van homologe reeksen van organische verbindingen en onderzoekingen werden gedaan over de alterneringsverschijnselen in homologe reeksen en het voorkomen van vetzuren met oneven aantal koolstofatomen in de natuur. Jan Coops (1894-1969), die van 1913-1917 in Delft scheikundige technologie had gestudeerd, was op 18 juni 1924 bij Böeseken gepromoveerd op De stereoisomerie der wijnsteenzuren in verband met de complexvorming met boorzuur.60 Toen de Vrije Universiteit in 1929 als vierde faculteit die van de wis- en natuurkunde stichtte, werd Coops hoogleraar scheikunde. Zijn wetenschappelijk werk was een voortzetting van de degelijke traditie van de klassieke organische chemie, waarin het experiment op de eerste plaats stond. Coops' belangstelling ging vooral uit naar de thermochemie, de chemie van de vrije radicalen en de stereochemie. Met zijn leerlingen zette Coops het Rotterdamse onderzoek over de meting van verbrandingswarmten systematisch voort, waarbij steeds grotere nauwkeurigheid werd verkregen. Het thermochemisch werk van Coops en zijn leerlingen - waaronder Klaas van Nes (1914-1989) - bleek zo'n hoge graad van nauwkeurigheid en technische perfectie van de metingen te hebben, dat zijn laboratorium na het National Bureau of Standards in Washington het enige ter wereld was waar de calorimeter absoluuut kon worden geijkt.61

Na het vertrek van Coops deed Verkade met zijn assistent Johannes van der Lee, later diredteur van de Keuringsdienst voor Waren in Leeuwarden62, en de Rotterdamse internist Mozes Elzas een groot stofwisselingsonderzoek betreffende vetverbranding (1930-1938). In Delft voerde Verkade vooral praktisch wetenschappelijke onderzoekingen uit, waaronder de synthese van mono-, di- en triglyceriden, waarbij een of twee alcoholfuncties tijdelijk werden geblokkeerd en waaraan hij in 1935 in Rotterdam was begonnen. Dat dit soort van onderzoek bij zijn studenten niet geliefd was, blijkt uit Verkades afscheidscollege op 4 juli 1961, waarin hij opmerkte: ‘Het is opvallend, dat het werk op het gebied der glycerol-derivaten op de Delftse studenten en promovendi als geheel weinig aantrekkingskracht heeft uitgeoefend. Het had de kwalijke reputatie van nooit te gelukken. Dit is gemakkelijk verklaarbaar. Weliswaar zijn de verbindingen in kwestie eenvoudig van bouw, - dit is bewust een kenmerk van al het door mij ondernomen researchwerk -, maar hun synthese in zuivere toestand met goede opbrengst vereist de uiterste zorg en veel “Fingerspitzengefühl” [...]’.63 In Delft breidde hij zijn onderzoek uit met de synthese van phospathidezuren en phosphatiden.



illustratie
XXI. Pieter Eduard Verkade (1891-1979), van 1938 tot 1961 hoogleraar organische scheikunde aan de Technische Hogeschool te Delft. Had grote belangstelling voor de nomenclatuur en de codering van organische verbindingen.


Naast zijn praktisch wetenschappelijk werk heeft Verkade altijd grote belangstelling gehad voor de nomenclatuur en de codering van organische verbindingen. Hij was vanaf 1934 voorzitter van de Commission on the Nomenclature of Organic Chemistry en vanaf 1949 voorzitter van de Commission on Codification, Ciphering, and Punch Card Techniques van de IUPAC. Na zijn emeritaat schreef hij in het Bulletin de la Société chimique de France tussen 1966 en 1979 zestien artikelen over de geschiedenis van de nomenclatuur, welke na zijn dood in Engelse vertaling als A History of the Nomenclature of Organic Chemistry (1985) in boekvorm werd gepubliceerd.

Theoretische organische chemie

In de jaren twintig werden de elektronische valentrietheorieën van Lewis, Kossel en Langmuir toegepast voor de verklaring van de mechanismen van organische reacties.64 De nieuwe opvattingen vonden vooral grote belangstelling in de kringen van Britse organisch-chemici. Robert Robinson in Manchester en Arthur Lapworth in Liverpool speculeerden in hun correspondentie hoe polaire en elektronische ideeën in de scheikunde zijn toe te passen. In 1920 publiceerden ze onafhankelijk van elkaar hun opvattingen. In 1922 publiceerde Lapworth, toen hoogleraar in de organische scheikunde aan de universiteit van Manchester, zijn ‘A Theoretical Derivation of the Principle of Induced Alternate Polarities’.65 Hij deed dit gelijktijdig en onafhankelijk van Robert Robinson, toen verbonden aan de Universiteit van St. Andrews, en William Ogilvy Kermack van het Royal College of Physicians in Edinburgh, in hun ‘An Explanation of the Property of Induced Polarity of Atoms and an Interpretation of the Theory of Partial Valencies on an Electronic Basis’.66 Volgens deze theorie wordt aangenomen dat een elektropolair atoom, zoals stikstof of zuurstof, een tegengestelde polariteit in een aanliggend koolstofatoom veroorzaakt, dat op zijn beurt hetzelfde doet in een volgend atoom, enz. Op deze wijze veroorzaakt een ‘sleutelatoom’ een reeks van alternerende polariteiten in een koolstofketen en deze polariteiten bepalen de plaats waar additie, enz. in het onverzadigde molecuul kan plaats vinden. Lapworth klassificeerde de organische reacties in ‘anionoid’ en ‘cationoid’ reacties en wist met zijn opvattingen een verklaring te geven van de verschillen tussen orthopara- en metasubstituties bij benzeenderivaten.

De theorie van de geïnduceerde afwisselende polariteit gaf spoedig heftige discussies met andere Britse organisch-chemici, waaronder Christopher Kelk Ingold, hoogleraar organische chemie aan de universiteit van Leeds, die met zijn leerlingen een gelijksoortige benadering voor de verklaring van reactiemechanismen in substituties, hydrolyses en veresteringen ontwikkelde.67 De discussie tussen met name Lapworth en Ingold, die tussen de jaren 1922 en 1929 plaatsvond, was voor de verdere ontwikkeling van de theoretische organische scheikunde buitengewoon vruchtbaar en leidde uiteindelijk tot een gemeenschappelijk standpunt. In 1933 voerde Ingold, die sinds 1930 hoogleraar aan de universiteit van Londen was, het begrip mesomerie in voor de beschrijving van elektronische tussentoestanden in moleculen. Ingold stelde ook de begrippen nucleofiel en elektrofiel voor.

De in de Angelsaksische wereld ontwikkelde toepassingen van de nieuwe opvattin-



illustratie
XXII. Jan Coops (1894-1969), de eerste hoogleraar scheikunde aan de Vrije Universiteit te Amsterdam (1929-1964), maakte vooral naam door zijn uiterst nauwkeurige metingen van verbrandingswarmten.


gen over de chemische binding op de organische scheikunde vond in ons land slechts langzaam belangstelling. Herman Johannes den Hertog (1902-1994), van 1949-1972 hoogleraar organische scheikunde aan de Landbouwhogeschool te Wageningen, had tijdens zijn studie in Amsterdam (van 1920-1928) niets gehoord over de aard en de sterkte van chemische bindingen. In zijn ‘De lotgevallen van een chemicus, die in 1920 zijn studie in Amsterdam begon’, zegt hij daarover: ‘Wat kregen wij in 1920 over de grondslagen van de chemie te horen? Over de structuur van het atoom werd op de colleges nauwelijks gesproken’.68 Noch in het te bestuderen leerboek over de anorganische, noch in dat over de organische chemie van Holleman stond ‘iets over de aard en sterkte van de chemische bindingen’. In zijn inaugurele oratie van 1925 had Wibaut uitgesproken dat hij in ‘de zoogenaamde electronistische theorie der valentie’ weinig heil zag. De pogingen ‘die in de laatste jaren vooral door Engelsche en Amerikaansche onderzoekers zijn gedaan, om een theorie der valentie op te bouwen [...] leeren ons ten slotte niets, dat ook niet reeds in de formeele valentieleer begrepen was en al deze hypothesen hebben tot nu toe niet geleid tot scherp geformuleerde conclusies, waaruit a priori zou blijken, of de snelheid eener bepaalde reactie groot of klein zal zijn’.69 Toen Den Hertog na de oorlog als conservator en lector op het Organisch Chemisch Laboratorium in Amsterdam werkzaam was, hield Wibaut zich onder andere bezig met de voorbereiding voor een nieuwe vijftiende druk van Hollemans Leerboek der organische Chemie. Den Hertog hielp hem toen ‘een handje met het schrijven van het hoofdstuk over de bepaling van configuraties van optisch actieve verbindingen, maar wat was het moeilijk een boek, waarvan de eerste druk uit 1896 stamde, te moderniseren nu een nieuwe chemie bezig was te ontstaan. Het begrip mesomerie kwam er in, maar mondjesmaat; woorden als electrofiel en nucleofiel waren in de index nog niet te vinden’.70

Een van de eerste landgenoten die gebruik maakte van de nieuwe elektronentheorie in de organische scheikunde was Simon Cornelis Johannes Olivier (1879-1961). Deze scheikundig ingenieur van de Polytechnische School in Delft (1901) was een promovendus van Böeseken en op 3 februari 1913 gepromoveerd op Snelheidsmetingen bij de reactie van Friedel en Crafts.71 Olivier was sinds 1905 assistent aan de toenmalige Tuin- en Bosbouwschool in Wageningen en werd bij de omzetting van de Rijks Hogere Land-, Tuin- en Bosbouwschool tot Landbouwhogeschool in 1918 hoogleraar scheikunde. Olivier had een voorliefde voor kwantitatieve methoden van onderzoek om daarmee het wezen van organisch-chemische reacties te leren begrijpen. Vooral snelheidsmetingen bij organische reacties hebben steeds zijn grote belangstelling gehad. Toen hij hiermee tussen 1910 en 1920 begon, was dit een nog vrijwel onontgonnen gebied. Alleen Holleman en Böeseken hadden het belang van deze aanpak ingezien. Olivier hield zich tot 1918 bezig met zijn dissertatieonderwerp, maar ging spoedig over tot het onderzoek naar de invloed van de substituenten in de benzeenkern op de beweeglijkheid van halogeenatomen in de zijketen. Als verklaring nam hij de in zijn tijd sterk de aandacht trekkende theorie van de afwisselende geïnduceerde polariteiten aan.72

Olivier heeft met zijn Hongaarse medewerker Géza Berger (1892-1942), een van de slachtoffers van de jodenvervolging in de Tweede Wereldoorlog73, belangrijk bijgedragen tot de elektronische beschouwingswijze in de organische chemie. Zij onderzochten vanaf 1922 de invloed van substituenten in de benzeenkern op de be-

weeglijkheid van halogeenatomen in de zijketen ervan. De gevonden regels bleken gedeeltelijk goed verklaarbaar te zijn met de theorie van de afwisselende geïnduceerde polariteiten. Daarnaast hield hij zich bezig met de invloed van de concentratie van de waterstofionen op de hydrolysesnelheid van esters van zwakke zuren en verrichtte hij studies over de structuur van rubber. Een van zijn leerlingen, Anton Philip Weber (1910-1965), promoveerde bij hem op Betrekkingen tusschen de constitutie van organische verbindingen en den invloed van het hydroxyl-ion bij hydrolyse (5 juli 1934). Na een carrière als researchchemicus bij Van den Bergh's en Jurgens’ Fabrieken te Rotterdam (1939) en hoofd van de afdeling research van het Vezelinstituut TNO te Delft (1943), werd Weber in 1948 benoemd tot hoogleraar in de technologie aan de landbouwhogeschool te Wageningen.

Het Chemisch Weekblad informeerde snel over de nieuwe theoretische opvattingen. In 1923 merkte H.A.J. Schoutissen op: ‘In dit verband kan het nuttig zijn er nog op te wijzen, dat men zich het verloop der vierde binding in het benzol zeer eenvoudig voorstellen kan met behulp der Lewis-Langmuir-theorie’.74 De apotheker Constantijn Frederik van Duin (1891-1946), die op 8 oktober 1918 bij Van Romburgh in Utrecht was gepromoveerd op Onderzoekingen over moderne brisante nitro-explosieven, schreef in februari 1925 een groot artikel over ‘het principe der geïnduceerde afwisselende polariteit in organische verbindingen’, waarin hij een kritische beschrijving gaf van de onderzoekingen die als toetsing van de theorie waren beschreven.75

Van Duin zag grote toekomst in de mesomerietheorie en sprak over ‘das Fundament der künftigen Entwicklung der organischen Chemie’.76 Maar Walter Hückel merkte in zijn Theoretische Grundlagen der Organischen Chemie op: ‘Die Leistungsfähigkeit der Theorie der induzierten alternierenden Polaritäten ist daher wohl manchmal überschätzt worden; sicherlich unberechtigt ist der Optimismus von van Duin, der in ihr die kommende Theorie, “das Fundament der künftigen Entwicklung der organischen Chemie”, sieht. Die Probleme der Reaktionsgeschwindigkeit liegen zu tief in den Eigentümlichkeiten der Konstitution verankert, als daß man sie ganz allgemein durch ein mühelos anzuwendendes Schema, welches die Atome abwechselnd mit + und - bezeichnet, erfassen könnte’.77

In juni 1925 reageerde H.J. Prins op het overzicht van Van Duin. Hij wees erop dat ‘men rekening moet houden met het polaire karakter der uit meervoudig gebonden atomen bestaande verbindingen en met de relatieve sterkte der polaire groepen’.78 In maart 1925 had hij al duidelijk uitgesproken: ‘In de organische chemie hebben de polaire groepen ontstaan doordat uitgesproken electrophiele of electrophobe atomen gebonden zijn aan atomen van relatief tegengesteld of neutraal karakter’.79

Toen Holleman op 28 augustus 1929 ter gelegenheid van zijn zeventigste verjaardag een aflevering van het Recueil des travaux chimiques des Pays-Bas, waaraan hij sinds 1894 als medewerker en redactuer was verbonden, kreeg aangeboden, merkte Wibaut op: ‘De quantitatieve onderzoekingen over de vervanging van groepen in benzeenderivaten welke in latere jaren uit uw laboratorium zijn verschenen, vormen tezamen met de onderzoekingen over substitutie in het benzeen, een belangrijk materiaal om een nieuwe theorie der valentie, welke voornamelijk door Engelsche en Amerikaansche onderzoekers is opgesteld, te toetsen’.80 Ingold schreef een bijdrage over ‘the principles of aromatic substitution, from the standpoint of the electronic

theory of valency’, dat geschreven was ‘in accordance with a suggestion that it should bring together results and conclusions which have been stated, often without complete continuity, in a large number of isolated communications from these laboratories [de Organic Chemistry Laboratories van de University of Leeds]. It should therefore be regarded as the contribution of a group, not as that of an individual’.81

Voor de Tweede Wereldoorlog namen de hoofdrolspelers in de Nederlandse organische chemie niet of nauwelijks deel aan de moderne, vooral Angelsaksische ontwikkelingen binnen hun discipline. Kwantummechanische begrippen werden pas na de Tweede Wereldoorlog in de fysische organische chemie gebruikt. De term was in 1940 geïntroduceerd door de Amerikaanse chemicus Louis Plack Hammett in zijn Physical Organic Chemistry Reaction Rates, Equilibria and Mechanisms. Het was Egbertus Havinga, die direct na zijn benoeming tot hoogleraar aan de Leidse Universiteit in 1946 de kwantummechanische denkwijze in de organische chemie introduceerde.82 De eerste hoogleraar in de theoretische organische chemie in ons land was Luitzen Johannes Oosterhoff (1907-1974), die na een carrière op het Shell-laboratorium in Amsterdam in 1950 als buitengewoon hoogleraar op de nieuwe Leidse leerstoel werd benoemd. Oosterhoff was in 1949 bij de fysicus H.A. Kramers in Leiden gepromoveerd op het proefschrift Restricted free rotation and cyclic molecules.83 De Technische Hogeschool in Delft benoemde in 1948 Bartholomeus Meindert Wepster (1920-1992) tot lector in de theoretische organische chemie; de Gemeente Universiteit van Amsterdam in 1949 Frederik Leonardus Johannes Sixma (1923-1963) en de Vrije Universiteit in 1953 Gerrit Jan Hoijtink (1925-1978). In 1952 publiceerde P.H. Hermans zijn Inleiding tot de theoretische organische chemie, dat hij opdroeg ‘aan mijne Delftse vrienden Jan Berk, Ri Derx, Kees Gelissen en Chris Maan’. Hermans probeerde in zijn boek ‘vooral, ook aan de quantenmechanische beschouwingswijze het recht te doen wedervaren dat haar toekomt’84, maar zijn poging ondervond in ons land nauwelijks enige waardering.

Het onderzoek van organische natuurstoffen

Naast de beide hoofdstromen van organisch-chemisch onderzoek in het begin van deze eeuw rond de hoogleraren Holleman en Böeseken, werd ook onderzoek verricht naar de organische chemie van natuurproducten. In 1890 vertrok Pieter van Romburgh (1855-1945) naar Nederlands Oost-Indië als chef van de derde afdeling van 's Lands Plantentuin te Buitenzorg op Java, die de cultuurtuin alsmelde het landbouwkundig-chemisch laboratorium omvatte. Van Romburgh had bij Van Bemmelen en Franchimont in Leiden scheikunde gestudeerd (1874-1879) en was 22 december 1881 bij de laatste gepromoveerd op een proefschrift Over isomere chloorsubstitutieproducten van propaan en propyleen.85 In Indië deed Van Romburgh uitvoerig onderzoek over de samenstelling van een groot aantal natuurproducten. Hij onderzocht enige duizenden planten op de aanwezigheid van vluchtige bestanddelen, waarbij het zowel om zuiver wetenschappelijk onderzoek ging als om na te gaan of zich daaronder producten bevonden, die van nut konden zijn voor landbouw of industrie. Ook onderzocht hij allerlei cultuurproducten (thee, caoutchouc, getah-pertja) om de bereiding te verbeteren en de cultures daardoor zelf op hoger peil te brengen. Reeds in

1891 wekte hij de indigoplanters op zich krachtig te wapenen voor de komende strijd tegen de synthetisch bereide indigo door de productie en de fabricage op zo'n hoog mogelijk peil te brengen. Maar in 1928 moest hij vaststellen: ‘De indigocultuur [is] dood, omgebracht door de chemie’.86 Het gehele Indische werk van Van Romburgh toont een vruchtbaar samengaan van toegepaste en zuivere wetenschap.

In juni 1902 werd Van Romburgh in Utrecht als hoogleraar in de organische chemie benoemd als opvolger van Eduard Mulder (1832-1924). Pas in 1903 keerde hij uit Indië terug en hield hij op 4 mei van dat jaar zijn oratie over De beteekenis van het wetenschappelijk onderzoek van Organische Natuurproducten. Daarin wees hij onder andere op het toen recente onderzoek door Nederlandse chemici aan het glucoside indicaan, dat in indigo-leverende planten voorkomt. De Delftse hoogleraar Sebastiaan Hoogewerff (1847-1934) en zijn assistent Henri ter Meulen (1871-1942) waren er in 1900 in geslaagd deze stof in gekristalliseerde toestand te verkrijgen en de samenstelling ervan te bepalen, terwijl Johannes Jacobus Hazewinkel (1868-1917), directeur van het Proefstation voor Indigo te Klaten op Java en de Delftse hoogleraar in de microbiologie Martinus Willem Beijerinck (1851-1931) in ons land wisten aan te tonen dat bij enzymatische splitsing behalve glucose ook indoxyl ontstaat, een stof die vooral in zwak alkalische oplossing gemakkelijk door luchtzuurstof tot indigoblauw wordt geoxideerd. Dit werpt ‘een geheel nieuw licht op de indigobereiding en [heeft] aanleiding gegeven tot [...] krachtige pogingen om aan de concurrentie van de kunstmatige indigo, die zoowel op Java als in Britsch-Indië de indigo-cultuur met ondergang dreigt, het hoofd te beiden’.87 Van Romburgh hoopte dat de indigocultuur op Java de concurrentie met de synthetische indigo zou kunnen overleven, tevergeefs zoals wij nu weten. Nog in 1920 sprak hij in een voordracht op de algemene vergadering van de Nederlandsche Chemische Vereeniging de hoop uit dat de kansen van ‘het voor de indigoplanters vreeselijke spook van de synthetische indigo’ door de economische toestand na de Eerste Wereldoorlog modelijk aanzienlijk gedaald waren: ‘In Britsch-Indië is tijdens den oorlog de cultuur uitgebreid en daar te lande heeft men, sinds men op Java de onderzoekingen op het gebied van de indigo staakte, niet stil gezeten. Zou nu ook niet op Java, wanneer het kapitaal, met behulp van energieke mannen van de praktijk en bijgestaan door wetenschappelijke botanici en chemici, zich nogmaals op de indigocultuur wierp, een betere tijd voor haar aanbreken, wellicht zou zij dan in staat wezen, den strijd met de synthetische indigo met goed gevolg aan te binden. Kan hier niet de chemie van groot belang blijken voor de bevordering van den voorspoed van Java?’.88

In Utrecht hield Van Romburgh zich vooral bezig met experimenteel organisch-chemisch werk en onderzocht hij de nitraminen en nitroverbindingen alsmede de inwerking van mierenzuur op meerwaardige alcoholen, terwijl hij zich ook bleef bezighouden met het onderzoek naar de samenstelling van natuurproducten. Kruyt schreef over Van Romburgh, dat deze ‘in een tijd, dat de biochemische richting in de organische chemie nog niet tot ontwikkeling gekomen was, door zijn onderzoekingen over stoffen uit de plantenwereld pionierswerk [heeft] gedaan; het is geen toeval, dat de Faculteit (met zijn medewerking) als opvolger eerst Ruzicka en later Kögl koos’.89

De bio-organische chemie

Als opvolger van Van Romburgh op de Utrechtse leerstoel voor organische chemie werd in 1926 Leopold Stephan Ruzicka (1887-1976) benoemd. Hij was Kroaat, die sinds in 1917 het Zwitserse staatsburgerschap bezat. Ruzicka was in 1910 bij Hermann Staudinger in Karlsruhe gepromoveerd op een onderzoek over ketenen en was sinds 1923 titulair hoogleraar aan de Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) in Zürich. Daar werkte hij samen met de Zwitserse parfumfirma M. Naef et Cie te Genève, waar hij hogere terpenen onderzocht en de onverzadigde alcoholen nerolidol en farnesol synthetiseerde. Hij wist ook de structuur van jasmon en de muskusparfums civeton en muscon te bepalen. Zijn belangstelling ging primair uit naar het verband tussen de fysiologische eigenschappen en de moleculaire structuur van organische natuurproducten. In 1939 kreeg hij de Nobelprijs voor chemie (samen met Adolf Butenandt) voor zijn werk over polymethylenen en hogere terpenen.

Op 19 december 1926 hield Ruzicka zijn oratie Ueber den Bau der organischen Materie. Hij bleef slechts vier jaar in Utrecht, waar hij zeer gelukkig was, maar waar hij geconfronteerd werd met de slechte huisvesting van zijn laboratorium aan de Catharijnesingel. Al in 1929 keerde hij terug naar Zürich waar hij op de eerste leerstoel voor anorganische en organische chemie aan de ETH werd benoemd. In zijn autobiografische herinneringen schreef hij over zijn Utrechtse jaren: ‘In the spring of 1926, after I had published my first paper on the musk perfumes and synthetic multimembered rings, I was offered the Chair of organic chemistry at the University of Utrecht, and I decided to move to Holland with three of my collaborators. [...] I soon felt at home in Holland. [...] I passed three happy years in Holland, but that was all. The ETH offered me in 1929 the Chair of inorganic and organic chemistry’.90 In Utrecht werkte hij vooral over macrocyclische verbindingen en sesquiterpenen. Terug in Zürich deed hij in samenwerking met de firma CIBA zijn baanbrekend onderzoek aan menselijke geslachtshormonen. Hij toonde aan dat ringverbindingen met meer dan zes koolstofatomen heel goed stabiel kunnen zijn.

Na dit korte intermezzo werd de privaatdocent organische chemie en directeur van het organisch-chemisch laboratorium van de universiteit van Göttingen, Fritz Kögl (1897-1959) in Utrecht benoemd. Hij hield op 27 oktober 1930 zijn oratie Wege und Ziele der Erforschung von Natuustoffen. Als voorwaarde had hij de bouw van een nieuw laboratorium voor organische chemie gesteld, dat hij acht jaar later, op 23 november 1938, kon openen.91

Kögl, die in München scheikunde had gestudeerd (1916-1920) en bij de latere Nobelprijswinnaar Heinrich Otto Wieland op 22 oktober 1922 op een proefschrift Weiteren Untersuchungen über Derivate des vierwertigen Stickstoffs was gepromoveerd, had in Duitsland naam gemaakt door zijn onderzoekingen over de samenstelling van kleurstoffen in paddestoelen, waarvoor hij nieuwe microtechnische methoden moest ontwikkelen. Hij had gevonden dat sommige kleurstoffen uit paddestoelen en schimmels derivaten zijn van 2,5-difenylchinon. Uit de vliegenzwam isoleerde hij de rode kleurstof muscarufine (1930). De in de vliegenzwam voorkomende farmacologisch interessante gifstof muscarine zou hem zijn gehele leven bezighouden. Op 4 november 1935 promoveerde zijn leerling Haaye Veldstra (1907-1997) Over muscarine. Onderzoek naar de structuur door synthese.92 Veldstra hield zich daarna op het labo-

ratorium van de Amsterdamse Chininefabriek vooral bezig met onderzoekingen over het verband tussen de chemische structuur en de fysiologische activiteiten van plantengroeistoffen.93 Van 1953-1972 was hij hoogleraar organische chemie aan de Leidse universiteit. Overigens lukte het Kögl pas enkele jaren voor zijn dood de chemische structuur van het muscarine volledig op te helderen en door synthese te bevestigen.

Gezien Kögls Duitse onderzoek lag het voor de hand dat hij bij zijn komst in Utrecht verder zou gaan met de isolering en structuuropheldering van natuurstoffen. Hij raakte echter snel geïnteresseerd in het onderzoek van de hoogleraar en directeur van het botanisch laboratorium Friedrich August Ferdinand Christian Went (1863-1935) over de lengtegroei door celstrekking bij hogere planten. Wents zoon Frits Warmolt (1903-1990) had aangetoond dat deze geregeld wordt door een stoffelijke factor van organisch-chemische aard, een groeistof (1926).94 Kögl besloot deze in zeer kleine hoeveelheden in de beschikbare uitgangsmaterialen voorkomende verbindingen, die hij auxinen noemde, te isoleren en zo mogelijk chemisch te karakteriseren. Met zijn medewerker Arie Jan Haagen Smit (1900-1977), die op 20 september 1929 bij Ruzicka was gepromoveerd op Onderzoekingen op het gebied der sesquiterpenen (Guajol, Azulenen, Farnesol, Copaeen), publiceerd hij een artikel ‘Ueber die Chemie des Wuchsstoffs’, de eerste mededeling over de afscheiding van het eerste auxine uit urine.95 In 1931 isoleerde hij met zijn Duitse assistente Hanni Erxleben en een aantal jonge medewerkers uit menselijke urine en korenolie twee werkzame stoffen, die als groeifactoren werden aangemerkt: auxine-a en -b, beide cyclopenteenderivaten, waarvan de structuur kon worden vastgesteld. Bij voortgezet onderzoek vond Kögl in urine en later ook in gist een verbinding, die eveneens invloed op de celstrekking uitoefende, maar chemisch niet verwant was aan de auxinen. Deze nieuwe groeistof bleek een stikstofbevattend zuur te zijn, dat hij hetero-auxine (indol-3-azijnzuur) noemde (1934), maar hij hechtte weinig waarde aan deze ontdekking. Van deze verbinding werd een reeks plantengroei- en remstoffen bereid die in de land- en tuinbouw op grote schaal toepassing vonden onder meer voor de selectieve bestrijding van onkruid. Kögl hield zich voorts bezig met de celdelingsfactoren van plantaardige micro-organismen. In 1936 lukte het hem uit ‘bios’, een materiaal dat nodig is voor de groei van gist, het biotine in kristallijne vorm te isoleren, waarvan slechts één milligram in 250 kilogram eigeel voorkomt. Deze stof bleek later identiek te zijn met het voor mens en dier onontbeerlijke vitamine H (1940).96

De onderzoekingen van Kögl over auxine en biotine waren meesterstukken van experimenteerkunst. Zijn ontdekking van auxine-a en -b werd algemeen aanvaard als zijnde de natuurlijke groeistof. Maar niemand, ook Kögl niet, was in staat de beschreven experimenten te reproduceren. Er ontstonden ernstige twijfels aan de theorie, maar pas na de Tweede Wereldoorlog vond de in 1936 naar de Verenigde Staten geëmigreerde Haagen Smit, toen hoogleraar aan het California Institute of Technology te Pasadena, dat het in plantenmateriaal voorkomende indol-3-azijnzuur als het natuurlijke auxine moest worden aangemerkt. Kögl hield echter vast aan zijn theorie. Na zijn overlijden zou blijken dat de experimenten die zijn Duitse medewerkster in zijn opdracht uitvoerde en rapporteerde weinig betrouwbare resultaten hadden opgeleverd. De neven Johannes Arie (*1936) en Johannes Frederik Gerardus (*1936) Vliegenthart onderzochten op het organisch-chemische laboratorium van de

Utrechtse Universiteit met grote zorgvuldigheid uit de door Erxleben nagelaten verzameling preparaten aan de hand van de bewaard gebleven laboratorium verslagen massaspectrometrisch authentieke monsters auxine-a, auxine-b en auxine-a-lacton. Het bleken allemaal vervalsingen te zijn: auxine-a was cholzuur, auxine-b was thiosemicarbazide en auxine-a-lacton was hydrochinon. ‘None of the samples has the composition originally proposed. No relation exists between the structures of the auxins, between the structures of the auxins and their derivatives, nor between the structures of the derivatives of the auxins. Thus, auxins a and b are to be regarded, as non-existent’, aldus de conclusie van de beide chemici.97

Hetzelfde geldt voor Kögls opzienbarende hypothese over het ontstaan van kwaadaardige tumoren, welke hij op 28 januari 1939 voor de Academie van Wetenschappen bekend maakte. Kögl verklaarde het ontstaan van kwaadaardige weefselgroei uit de inbouw van afwijkende aminozuren in een organisme. Naast de gewone bouwstenen, die tot de reeks van de 1-aminozuren behoren, bevatten tumoreiwitten ook de d-aminozuren. Ook deze ontdekking kon niet worden gereproduceerd en was eveneens gebaseerd op jarenlange onjuiste wetenschappelijke resultaten van zijn Duitse medewerkster.98 Maar ondanks het tragische feit dat de bloeiende onderzoeksgroep van Kögl wetenschappelijk niet altijd heeft gebracht wat hij ervan verwachtte, is Kögl voor de ontwikkeling van de organische chemie in ons land van grote betekenis geweest. Onder zijn leerlingen vinden we, behalve de eerder genoemde Haaye Veldstra ook Havinga en Van der Kerk. Egbert Havinga promoveerde op 30 januari 1939 op het proefschrift Monomoleculaire lagen. Structuur en chemische reacties, waarbij men ‘in direct contact komt met de wereld der moleculaire dimensies’ en waarbij ‘er de hoop [is], dat men door de studie van dit gebied iets van de geheimen van de levende natuur zal kunnen ontsluieren’.99 Gedurende zijn Leids hoogleraarschap (1946-1979) werkte hij over conformatie-analyse, vitamine D, aromatische fotosubstitutie en synthetische peptiden. Gerrit Johan Meine van der Kerk (*1913), die in 1942 bij Kögl promoveerde op Onderzoekingen over de bioluminescentie der lichtbacteriën, kreeg grote bekendheid door zijn werk op het gebied van de organometaal- en de cöordinatie-chemie. Hij bekleedde van 1957-1983 de leerstoel voor organische chemie aan de Utrechtse universiteit.


Vorige Volgende