| 明清史 |
埃米尔·费歇尔：一代化学巨匠
张清建
【专题名称】世界史
【专 题 号】K5
【复印期号】2001年02期
【原文出处】《《自然辩证法通讯》》(京)2000年05期第77～84页
【作者简介】张清建，男，四川师范学院教师。 四川师范学院化学系，南充637002
【关 键 词】费歇尔/有机化学/威廉皇帝学会
〔中图分类号〕K81 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕1000-0763(2000)05-0077-08
费歇尔(Emil Fischer)，19世纪的化学巨匠，他对糖、酶、嘌呤、氨基酸和蛋白质进行了广泛、深入的研究，为生物化学奠定了化学基础。1902年，获诺贝尔化学奖，成为第一个获此殊荣的有机化学家。费歇尔也是卓越的科学组织家。曾数次任德国化学会的主席和副主席。他在著名的威廉皇帝学会及其研究所的创建中，起到了重要的作用，因此被誉为“威廉皇帝学会及其研究所之父”。
一、费歇尔的生平
1852年10月9日，埃米尔·费歇尔生于德国波恩附近的奥斯吉城(Euskirchen)镇。这个家族都是虔诚的新教徒，自17世纪末，一直居住在莱茵河畔。费歇尔的父亲LaurenzFischer虽没有受过多少教育，但是一位成功的企业家，年纪轻轻便发了家，成为当地的头面人物。母亲Julie Poensgen，出身于莱茵地区一个著名的工业世家。
费歇尔童年幸福，极受父母喜爱。他是家中的独子，上有5个姐姐。5岁开始读书，先跟家庭教师学了三年，又到公立小学读四年。1865年，进入韦兹拉(Weltzlar)中学就读，两年后转到波恩中学。费歇尔聪明好学，1869年春，他以全班第一名的成绩毕业。
他的父亲老费歇尔，希望自己的独生儿子学习商务，以便日后继承家业。然而，这位年轻人虽生在商人之家，却对商务一点儿也不感兴趣，他热爱自然科学和数学，尤其是物理学。为了不让父亲太伤心，他答应试学一段时间商务。然而，经过几个月实习后，他对商务愈加厌恶。父亲叹息道：“这孩子太笨，不是经商做买卖的料，还是继续读书吧。”只好答应他接受大学教育的要求。老费歇尔当时开了一家印染厂，由于缺乏化学知识，吃过不少苦头。随着当地水泥、钢铁等新兴工业相继出现，老费歇尔对神奇的化学更加崇拜。因此，力劝费歇尔学习化学。费歇尔后来回忆道：“父亲对我和堂弟奥托·费歇尔(Otto Fischer)的职业选择起了决定性作用。”
1871年春，费歇尔进入波恩大学。著名有机化学家凯库勒(F.A.Kekulé)任化学教授，其高超的授课水平，给他留下深刻印象。但波恩大学的化学实验教学，水平低下，缺乏吸引力，仪器设备陈旧落后，致使费歇尔对化学失去了兴趣，准备改学物理。然而，他的堂弟和学友奥托·费歇尔劝他不要放弃化学。1872年秋，二人转学到古老的斯特拉斯堡大学。这所大学师资设备精良，经费充裕。由著名的分析化学家罗斯(F.Rose)讲授分析化学，费歇尔受到严格的实验技能训练。最幸运的是，他遇上了良师益友拜耳(A.Von Baeyer)。他为这位有机化学权威的才华和人格魅力所倾倒，终于激起了他对化学的热爱。费歇尔受到拜耳的精心培养。拜耳对费歇尔的影响很大，费歇尔后来给他父亲讲过，他一生的成就主要应归功于这位恩师。
1874年，费歇尔在拜耳的指导下，完成论文“有色物质的荧光和苔黑素”，获博士学位，成为该校有史以来最年轻的博士。毕业后，留校任助教。不久，发现苯肼，这一极为有用的化合物质后来成为费歇尔研究糖类的有力武器。1875年，拜耳受聘于慕尼黑大学，接替李比希(J.VonLiebig)的职位。费歇尔也到了慕尼黑。两人合作研究苯胺染料，证明品红染料是三苯甲烷的衍生物。在拜耳的举荐下，1878年费歇尔获“编外讲师”资格，次年升为分析化学副教授。他的讲课，深受学生欢迎，尽管起初他的莱茵口音使慕尼黑学生有些不适。这时，他的父亲为儿子的成功感到骄傲，并赠予大笔款项，使他能专心于学术而不用为金钱发愁。
1880年，阿亨(Aachen)大学欲聘费歇尔任化学教授。费歇尔断然予以拒绝，因为他嫌该校的学术气氛和实验条件欠佳。两年后，费歇尔任爱尔兰根大学教授，并开始对嘌呤化学的研究。他在这一领域里获得了极为丰硕的成果。
费歇尔卓越的科学才干，不仅使他在科学界崭露头角，而且受到工业界的极大关注。1883年，德国著名的“巴底希苯胺－碱公司”欲以每年10万马克的诱人高薪，聘请费歇尔接替卡诺(H.Caro)任研究部主任。费歇尔觉得这个职位不利于他的自由研究，谢绝了该公司的重金礼聘。5月28日，他写信给卡诺：“谢谢您的美意，对我自身和研究来说，自由是极为宝贵的，我不愿用它来换取财富、金钱和权力”。但费歇尔并非象牙塔型科学家，他坚持与德国化学工业界保持密切联系。他与许多著名的工业巨头建立起亲密的友谊；他的实验室不断培养和输送大批受德工厂信赖的年轻化学家；他的许多研究成果都具有实用的工业价值，甚至有人说：“从费歇尔的实验室里，随便拿出一个方案，就可开一座大工厂”。费歇尔一生对德国的化学工业产生了重大的影响。
由于实验楼通风不良，使他遭受了苯肼中毒，他不得不休养一年。其间，苏黎士联邦工业大学再三聘请他任化学教授，他婉言谢绝。他认为自己的健康状况不能胜任该校繁重的教学任务。
不久，他接受维茨堡(Würzburg)大学的聘请。维茨堡景色迷人，环境优美。学校当局翻修了旧的实验楼，安装了通风设施，并许诺修建新的实验大楼。他开始对糖类卓有成效的研究，为有机化学的发展作出了重要贡献。1888年，曾经抱定独身的费歇尔，与美丽善良的AgnesGerlach喜结良缘。他们生有三子。长子海曼·费歇尔(H.Fischer)继承父业，是著名的有机化学家。不幸的是，这桩美满的姻缘只持续了7年。1895年，费歇尔夫人因中耳炎并发脑炎去世。
1892年，霍夫曼(A.Von Hofmann)逝世，柏林大学化学教授职位空缺。学校向柏林教育部提议凯库勒、拜耳和费歇尔为继任候选人。拜耳声言不会离开慕尼黑。而教育部认为，凯库勒年事已高，不适合这个位置。因此决定聘费歇尔任柏林大学化学教授。但费歇尔留恋自己的工作环境，起初亦无意于离开维茨堡。柏林大学许诺为他修建新的化学实验大楼。（维茨堡大学并没有兑现修建实验楼的诺言）。他的父母、妻子也希望他接受德国最有声望的柏林大学的教授职位。他接受了聘请，这年他40岁。在柏林大学，费歇尔继续从事糖和嘌呤的研究，并开始转向新的研究领域——蛋白质和酶化学，奠定了现代蛋白质和酶化学的基础。1902年，费歇尔因研究嘌呤和糖的卓越成就，获诺贝尔化学奖。
柏林大学的化学教授职务，给他带来许多责任和义务。他四次任德国化学会主席，八次任副主席之职。他是普鲁士科学院院士。日益繁重的教学任务，影响了他的研究工作，这促使他为创办富有活力、不受教学义务干扰的国立研究机构而积极奔走呼号。1910年，威廉皇帝科学促进会成立。1912年，威廉皇帝化学研究所和物理化学－电化学研究所落成。费歇尔多年的梦想变成了现实。
费歇尔的研究领域是有机化学，但他决不轻视其它学科的重要性。他领导的柏林大学化学研究所从事的研究不仅限于有机化学，许多其它领域的化学家，如著名的无机化学家、硼氢化学的先驱斯托克(A.Stock)，即毕业于该研究所。他最早认识到放射性的重要性，他在自己的研究所内为哈恩(Otto Hahn)和迈特纳(L.Meitner)提供实验室。
1914年，第一次世界大战爆发。作为德国化学界的最高权威，费歇尔被政府任命为煤焦油产品生产委员会主席和氮肥增产委员会主席。他中断了大部分有机化学研究工作，积极参与解决战时的各种科学技术问题。他解决了用氨合成硝酸和硝石以代替因海上封锁中止进口的智利硝石的问题；用二甲基二苯脲和二乙基二苯肼代替战时供应不足的炸药稳定剂樟脑；用气提法生产制TNT所必需的苯和甘油；从萘制取重油，从焦炉的焦油中提取短缺的苯酚和甲酚；利用石膏(CaSO[,4]·2H[,2]O)和硫镁矾矿(MgSO[,4]·2H[,2]O)代替中断进口的黄铁矿；战争中毒气的使用，战争后期，食品缺短越来越来严重，费歇尔非常关心氮肥的生产问题；咖啡的替代品；麦秆、树叶、杂草转化为牛饲料的问题；谷物的生长发芽和蔬菜的保鲜等问题。
随着战争的继续，德国的失败终成定局，费歇尔越来越悲观失望。战争给他带来了沉重的打击，不仅研究工作被迫停止，还失去了两个儿子。次子Walter Fischer1916年11月因精神失常自杀身亡；三子军医Alfred Fisher1917年3月在罗马尼亚前线死于斑疹伤寒。费歇尔自己的健康也每况愈下，多年与苯肼的接触，严重损害了他的身体，肺炎、消化不良、支气管炎、失眠、喉炎等病魔不断折磨着他。1918年，战争结束，研究工作逐步恢复。然而，他的身体愈来愈衰弱。1919年7月初，他被确诊为肠癌，手术和药物已无回天之力。费歇尔深知自己将不久于人世。1919年7月15日，一代科学伟人在柏林自己的寓所里服下氢氰酸自杀身亡，终年66岁。
为了纪念他，柏林大学在费歇尔工作了26年的化学研究所门前树立了一座雕像。二战中，雕像毁于战火。战后，经费歇尔的学生、普朗克细胞生理学研究所所长奥托·瓦堡(Otto Warburg)的努力，在细胞生理学研究所的花园里，又重新树起了一尊费歇尔青铜铸像。然而，费歇尔的另一位高足克诺尔(L.Knorr)精辟地评论道：“在他一生的工作中，费歇尔自己铸就了一座丰碑，它无疑将与地球文明共存”。
二、科学成就
1.苯肼和苯胺染料 笨肼是鉴别、提纯醛、酮尤其是糖的优良试剂，也是合成染料、药物和其它有机中间体的重要原料。费歇尔偶然发现的苯肼，对他整个科学生涯具有重要影响。
1874年，费歇尔获博士学位后，留在斯特拉斯堡从事有机制备工作。他安排实习生用二氨基联苯(H[,2]NCC[,6]H[,4])[,2]NH[,2])，通过重氮化反应，制备联苯酚（4,4′－二羟基联苯）。但得到的却是一种混合产物。费歇尔重复并核实了这位学生的实验。他和拜耳都无法解释这一意外的结果。他错误地推测，或许是由于氧化才导致失败。于是，他在反应物中加入还原剂亚硫酸钾，再次进行实验。然而，得到的是一种沉淀，依然不是预想的联苯。
费歇尔认为，沉淀的出现，可能与溶液的PH值有关。于是，他用更简单的硝酸重氮苯代替二氨基联苯，用酸化的亚硫酸氢钾代替中性的亚硫酸钾，进行探索实验。他得到一种盐（即苯肼磺酸钾），用苯甲酰氯进行处理，生成二苯甲酰基苯肼(C[,6]H[,5]NHNHCCOC[,6]H[,5])[,2])。然后在盐酸溶液中水解，形成苯肼盐酸盐沉淀(C[,6]H[,5]NHNH[,2]·HCI)，与KOH作用，就得到了他一生中第一个重大发现——游离碱苯肼(C[,6]H[,5]NHNH[,2])。
实际上，在费歇尔之前，R.Schmitt和L.Glutz（1869年），A.Strecker和P.Romer（1871年）通过与费歇尔类似的反应，已经制备出苯肼的衍生物。遗憾的是，他们缺乏费歇尔那样敏锐的洞察力，对自己的发现毫无所知，因而与苯肼这一重要化合物的发现矢之交臂。
1875年，费歇尔在他第一篇关于苯肼的论文中，给当时尚未知的母体化合物H[,2]NNH[,2]，取名为"Hydrazine"（肼）。12年后，T.Curtius制备出这一化合物，命名为"diamide"（联氨）。1875年秋，费歇尔随拜耳到慕尼黑大学，继续研究他新发现的肼的衍生物。他弄清了苯肼的构造；在克诺尔的帮助下，用苯肼与乙酰醋酸乙酯作用，制得是第一种合成退热剂安替比林，刺激了合成药物工业的发展；他将苯肼与酮和酮酸缩合，合成了吲哚。
1884年，费歇尔发现苯肼与醛、酮反应生成结晶状的固体化合物苯腙，苯腙有固定的熔点。随后，又发现苯肼与糖发生反应，不仅能生成腙，腙还能再与苯肼反应，生成脎。脎和腙一样，是结晶状化合物，有固定熔点。因此，苯肼在糖的鉴定中具有重要价值。后来，费歇尔还将苯肼用于确定糖的构型。
染料也是费歇尔的早期研究课题。他的博士论文即是研究颜色化学和染料化学。不久，他将自己的兴趣扩展到新的合成染料。1876年春，费歇尔和堂弟奥托·费歇尔合作研究品红染料。这种染料是霍夫曼在1862年通过氧化甲苯胺和苯胺制备而成的。对其结构，众说纷纭。费歇尔兄弟通过合成与分解实验，证明品红是三苯甲烷的衍生物。著名的阴丹士林染料，也是他们共同的研究成果。
2.嘌呤化学 1882年，费歇尔开始对嘌呤的研究，这一工作持续到1914年。嘌呤是生物学上重要的物质。黄嘌呤、次黄嘌呤、腺嘌呤、鸟嘌呤存在于动物细胞核中；可可碱、咖啡因、茶碱是植物生长的促进剂。在19世纪60年代，拜耳对这类化合物作过一些研究，初步辨明了它们的关系。1875年，维茨堡大学的化学家Ludwig Medicus还提出几种嘌呤化合物的结构式。但在这一领域里，尤以费歇尔的成就最为卓著，今天嘌呤化学的绝大部分知识，都应归功于他。到1900年，他系统研究了嘌呤族化合物，确定了它们的化学结构，合成约130种衍生物。
他研究了嘌呤化合物反应和降解产物。1882年，大胆提出了尿酸、咖啡因、茶碱的结构式。他合成了茶碱、咖啡因（1895年）和尿酸（1897年）。但进一步的研究，使他发现原先提出的结构式有误，因为反应产物与其结构式不符。1897年，提出新的结构式。他认识到尿酸及其相关化合物，是一种当时未知的简单母体杂环化合物的衍生物。他将这种杂环化合物命名为嘌呤。嘌呤核上分别结合1,2,3个氧原子就是次黄嘌呤、黄嘌令和尿酸。不久，费歇尔人工合成了次黄嘌呤、黄嘌呤、腺嘌呤和鸟嘌呤。1898年，他终于成功地将三氯嘌呤还原成母体化合物嘌呤。这些工作，涉及大量的制备实验和非常复杂、困难的化学反应。他还将嘌呤的研究和糖化学的研究相结合，1914年制出茶碱、可可碱、腺嘌呤、鸟嘌呤和次黄嘌呤的糖苷。他首次从茶碱-D-糖苷合成了核苷酸茶碱-D-糖苷磷酸。
费歇尔的嘌呤化学研究成果，对德国药物工业产生了重要影响。他的实验室制法，很快成为工业生产咖啡因、茶碱、可可碱的基础。1903年，他合成了有效的安眠药5,5－二乙基巴比士酸，商品名巴比妥。1912年，制备出另一具有商业价值的嘌呤化合物5-乙基-5-苯基巴比士酸，俗称苯巴比妥或鲁米那。
3.糖化学 费歇尔在这一领域的研究中，作出了卓越的贡献，极大地推动了有机化学的发展。1884年，费歇尔开始研究糖类。当时所知的单糖只有4种：两种已
糖（葡萄糖、半乳糖）、两种已酮糖（果糖、山梨糖），它们具有相同的分子式C[,6]H[,6]O[,6]；双糖有蔗糖、乳糖和麦芽糖3种。慕尼黑大学的化学家吉连尼(H.Kiliani)初步探明葡萄糖和半乳糖是直链的五羟基醛，果糖和山梨糖是直链的五羟基酮。费歇尔经过10余年的艰苦探索，阐明了糖类的复杂结构和化学性质，完成了50多种天然糖的合成，并确定了许多糖的构型。
1887年，费歇尔开始尝试人工合成糖类。他设想用甘油醛作为构造糖中碳链的起始物质。他用二溴丙烯醛与Ba(OH)[,2]反应，制取甘油醛。然而，没有能制得甘油醛，得到的是一种糖浆，他取名为阿柯糖(acrose)。他用苯肼与阿柯糖反应，生成两种不同的脎，从中分离出两种糖。费歇尔证明是果糖和山梨糖，首次合成了天然存在的糖类。
1885年，吉连尼提出一种增长糖的碳链的方法，即把HCN加到羰基上，然后再进行水解和还原。费歇尔利用这种方法，将戊糖转变为已糖，再将已糖转变为庚糖，合成了含有9个碳原子的糖。
费歇尔将醛糖与苯肼反应，先生成腙，然后生成脎。脎在盐酸溶液中水解，生成
，将还原，就实现了由醛糖向酮糖的转化。
费歇尔发现，葡萄糖、果糖和甘露糖与苯肼生成相同的脎，因此推断，这三种糖在第二个碳原子以下具有相同的构型。
根据范特荷夫(Van't Hoff)和勒贝尔(LeBel)的立体异构理论，费歇尔推断，已醛糖有16种可能的构型。用氧化、还原、降解、加成等方法，到1891年，他确定了D-系列已醛糖所有成员的构型。这些醛糖是从D-甘油醛衍生出来的。在这16种异构体中，不少是由费歇尔通过人工方法合成的。
1893年，费歇尔通过羰基与醇的反应，制备出α-甲基葡萄苷和β-甲基葡萄苷，这是首次合成的配糖物。他设想，这两种葡糖具有环状结构。可惜，他没有将这种环状结构推广到单糖本身，尽管托伦(Tollens)在1883年曾提出过葡萄糖和果糖上有环状结构的设想。
费歇尔认为，双糖具有类似的环状结构，是由两个已糖通过一个氧链连接起来的。乳糖是葡萄糖-β-半乳糖苷，麦芽糖是葡萄糖-α-葡糖苷。这样，多糖就是糖本身的糖苷。他认为，葡萄苷的合成很重要，因为由此可以探索合成多糖的方法。
费歇尔还研究了酶的性质，因为酶对糖的发酵有重要影响。他奠定了酶化学的基础。1894年，他试验酵母对各种糖的作用，注意到酶的专一性。例如，麦芽糖酶能水解α-甲醛葡糖苷，但不能使β-甲基葡糖苷水解，而苦杏仁酶能使β-甲基葡糖苷水解，却不能使α-甲基葡糖苷水解。他认识到，对组成相同，但具有不同立体构型的糖来说，一种酶只对某一特定的构型具有活性。因此，他得出这样的结论：酶是一种不对称试剂，只对具有特定几何构型的分子起作用。他把酶的专一性，形象地比喻为“钥匙”和“锁”的关系，专用的钥匙才能打开与之配套的锁。这个著名的观点，今天仍普遍地应用于酶化学中。
作为对糖工作的延伸，费歇尔从1908年开始研究糖的五倍子酸衍生物丹宁。1912年，他证明，丹宁不是葡萄糖苷，而是酯，并合成了具有丹宁性质的五双棓酰葡萄糖(Pentadigalloylglucose)。1918年，他确定中国丹宁的组成为五（间双棓酰）葡萄糖。还合成了七（三苯甲酰棓酰）－对＝碘代苯基麦芽糖腙(hepta(tribenzoylgalloyl)-P-iodophenylmalto-sazone)，这种麦芽糖衍生物的分子量为4021，远远高于当时合成的任何分子。
4.蛋白质化学 1899年，费歇尔转向蛋白质的研究，希望能揭示出蛋白质的化学本质。1901年，费歇尔创一种分离氨基酸的新方法，即从蛋白质水解得到氨基酸，先制取氨基酸的酯，然后通过减压分级蒸馏分离氨基酸的混合物。他用这种方法研究各种蛋白质的组成，发现了缬氨基、脯氨酸和羟基脯氨酸。他制出了几种氨基酸的酯，然后将两分子的氨基酸酯缩合成二肽。
他设想，肽键(--CONH--)在多肽分子的长链中不断重复。于是，设计出合成多肽的方法，即用一种含卤素的化合物与氨基酸中的氨基反应，形成肽桥：
CH[,2]ClCOCl+NH[,2]CH(CH[,3])COOH→CH[,3]ClCONHCH(CH[,3])COOH
然后再用另一种氨基酸中的氨基与产物中的卤素反应，可以把另一种氨基酸连接上去。这样，他将苷氨酰、亮氨酰和其它基团引入肽中。1907年，他合成了含18个氨基酸的多肽，它由15个苷氨酰和3个亮氨酰组成，分子量为1213，具有和天然蛋白质相似的化学性质。费歇尔推断，该化合物可能有816个异构体，并认为“它可能是人类迄今为止，能够合成的最复杂的化合物。”这项成果一时轰动整个科学界。
费歇尔清楚地认识到蛋白质的复杂性。蛋白质甚至最简单的肽，也有多种异构体，而确定蛋白质的结构又非常困难。到1905年，他区分出29种多肽，并用各种酶去试验它们的性质。1916年，他对他合成100多种多肽的工作进行了总结，认为它们仅仅是天然蛋白质中可能结合状态中的极小部分，而他的研究也仅仅是个开端。
三、费歇尔与威廉皇帝学会的创立
今天有60多个研究所的德国马克斯·普朗克学会(MPG)，是世界上最大的、最有声誉的、由政府开办的最成功的科研机构之一。其前身是1910年创办的威廉皇帝学会(KWG)。费歇尔在威廉皇帝学会及其研究所的创立和发展中，起了重要的作用，他甚至被许多人看成是“KWG及其研究所之父”。
1905年9月，费歇尔为创办一个不受教学任务干扰，能专心致志自由地从事基础研究的国立化学研究机构，联合著名的化学家奥斯特瓦尔德（Ostwald,1909年诺贝尔化学奖得主）和能斯特（Nerest,1920年获诺贝尔化学奖）起草了“关于创办帝国化学研究所的计划草案”，散发给德国许多著名的科学家和技术家。1906年1月，德国化学会批准这个计划。6月，费歇尔将计划提交给德国工商促进会以寻求资助，并进行了几次答辩。他明确要建立一个“与应用化学密切相关的，从事基础研究的帝国化学研究所”，并建议由政府、科学界和工业界的代表组成一个评议委员会。
费歇尔认为，帝国化学研究所的任务，包括解决化学重大疑难问题、精确测定化学常数如原子量、发布工业上争议问题的权威观点、检验化学制剂和仪器。1908年3月，帝国化学研究所促进会成立，费歇尔任主席，贝克曼(O.E.Beckmann)任计划中的化学研究所的所长。然而，创办帝国化学研究所的计划最终流产，因为威廉皇帝不愿在财政上给予支持，并拒绝负责这个机构的监督和管理。
由于大学实验室得不到政府足够的资金支持，而工业实验室又太注重于应用研究，无暇从事基础研究，德国枢密顾问、普鲁士教育大臣阿尔索夫(F.Althoff)在1896年就设想在柏林市郊达荷姆(Dahlem)创建一系列普鲁士州立基础研究所。他称这个计划是建造“一个德国的牛津”。1906年3月，他让包括费歇尔、能斯特、哈尔纳克(A.Von Harnack)在内的7位柏林大学的著名教授直接给皇帝威廉二世写信，要求支持这一计划。费歇尔得知皇帝不愿从财政上支持创建帝国化学研究所时，就试图将他和能斯特的方案融入阿尔索夫的计划中。1908年，阿尔索夫去世。1909年11月，神学家和历史学家哈尔纳克接受费歇尔的意见，上书皇帝吁请建立独立于大学的国家研究机构——威廉皇帝科学促进会(KWG)。他在信中指出，德国在基础研究所的建立方面，已远远落后于其它国家，他列举了其它国家新建的研究所，如瑞典的诺贝尔研究所，美国的卡内基研究所，洛克菲勒研究所；英国皇家研究院；丹麦的卡尔斯堡研究所；法国巴斯德研究所等。他写道：“根据这一计划，我们以威廉皇帝学会为中心，极需要建立研究所，不是一个，而是许多个。……今天，科学已经发展到这样的地步：单独一个州已无力再为它提供必需的财务和物力支持了。政府、有钱的富人与痴迷于科学个人之间的合作应该加强，只有这样，未来科学研究在物质方面才能得到有效的保障。”
由于担心其它国家在科学方面超过德国，威廉二世于1910年5月同意成立威廉皇帝学会，并在达荷姆划拔50公顷土地（阿尔索夫原先要求土地的一半）用于修建研究所。
1910年10月11日，在庆祝柏林大学建校100周年的庆典上，威廉皇帝学会正式宣告成立。哈尔纳克任威廉学会首任主席，费歇尔被选为评议会成员，学会副主席，董事会董事长。这个学会的目的是“创办和资助自然科学研究所，促进科学的发展”。1911年7月，费歇尔领导的帝国化学研究促进会并入威廉皇帝学会，并提供90万马克的资金，用于修建化学研究所。在他的遗嘱中，费歇尔将他从自己发明的两种合成药物“萨尤丁”(Sajodin)和“沙波明”(Sabromin)销售中分得的红利75万马克，悉数捐赠给威廉皇帝学会。
1912年10月23日，威廉皇帝化学会最早的两个研究所——威廉皇帝化学研究所和威廉皇帝物理化学－电化学研究所落成。德皇威廉二世和科学界、工业界及政界的名流显要参加了庆典。费歇尔多年的梦想实现了。他首先向皇帝致辞：“新建筑披着节日的盛妆，我们庆祝在陛下您的庇护下这两个新研究所的诞生。我们坚信，从这里会不断产生出一大批才华卓著的年轻人，他们以杰出的发现和有价值的发明报效国家、为研究所增光”。虽历经两次世界大战的干扰和后来德国被分割，费歇尔的预言还是在很大程度上实现了。
化学研究所的首任所长是贝克曼，分为三个独立的研究部：(1)无机和物理化学；(2)有机化学；(3)放射性。费歇尔自开始直到去世，一直任化学研究所执行委员会主席。1935年，哈恩和迈特纳在这里从事中子辐照铀和钍的研究，导致1938年岁末的核裂变的重大发现，宣告了原子时代的到来。1959年，化学研究所改称的哈恩研究所。
威廉皇帝物理化学－电化学研究所，第一任所长是哈伯(F.Haber)，自1953年，更名为哈伯研究所。第一次世界大战中，该研究所成了化学武器的研究与开发中心，由化学家、药物学家、医生、物理学家、技术专家和政府官员共同进行研究。例如，芥子气的发现者之一斯坦克夫(W.Steinkopf)和研究化学武器对人体影响的费鲁里(F.Flury)就在这里工作。因对毒气的研制受到广泛指责的哈伯，1916年建议创立威廉皇帝军事技术科学基金会，以更进一步加强军事和科学之间的联系。一战后，哈伯花了很大的精力试图从海水中提取黄金以偿还德国的战争赔款，但没有成功。
煤很久以来一直是德国最有价值的自然资源之一。早在1911年1月，费歇尔就提出要创建威廉皇帝煤炭研究所。1914年7月27日，第一次世界大战爆发前的第四天，该研究所在达荷姆正式成立。由费歇尔的学生弗朗兹·费歇尔(Frantz Fischer)任所长。用费歇尔的话来说，该研究所的目标是“提升煤本身的价值”。他还认为，“该研究所与工业界的密切合作，不仅必要，而且非常迫切”。财政上主要由鲁尔(Ruhr)地区的实业家给予支持。这个研究所并不局限于煤炭的研究，实际上涉及到与燃料有关的所有问题。在煤炭研究所里，立了这样一块纪念碑，上面铭刻着：“埃米尔·费歇尔(1852～1919)，先知地认识到煤中的巨大希望。他是煤炭研究所的精神之父”。
1918年10月，在布雷斯劳(Breslau)又成立了威廉皇帝西里西亚煤炭研究所，其任务是研究煤及其蒸馏产物的化学，改进现有的纯化煤的方法，寻找从煤中提取有价值原料的新方法。费歇尔还规划、创建了许多其它研究所。如钢铁研究所，生物学研究所，细胞生理学研究所（由费歇尔的弟子Otto Warburg任所长），实验疗法研究所，金属研究所和制革研究所（费歇尔的弟子MaxBergmann任所长）等。1920年6月，费歇尔去世不满一年，成立了埃米尔·费歇尔化学研究促进会，以支持威廉学会的化学研究。
二战以后，威廉皇帝学会被重建为马克斯·普朗克学会，首任主席是威廉学会的最后一任主席哈恩。它是德国大学之外最大的学术机构，在促进基础科学研究方面，作出了卓越的贡献。
〔收稿日期〕2000年3月29日
【专 题 号】K5
【复印期号】2001年02期
【原文出处】《《自然辩证法通讯》》(京)2000年05期第77～84页
【作者简介】张清建，男，四川师范学院教师。 四川师范学院化学系，南充637002
| 【内容提要】 | 费歇尔，19世纪的有机化学大师，对糖、酶、嘌呤、氨基酸和蛋白质进行了广泛、深入的研究。1902年获诺贝尔化学奖。在著名的威廉皇帝学会的创立中，费歇尔也起了重要的作用。本文对费歇尔的生平和科学贡献作了较详细的评述。 |
费歇尔(Emil Fischer)，19世纪的化学巨匠，他对糖、酶、嘌呤、氨基酸和蛋白质进行了广泛、深入的研究，为生物化学奠定了化学基础。1902年，获诺贝尔化学奖，成为第一个获此殊荣的有机化学家。费歇尔也是卓越的科学组织家。曾数次任德国化学会的主席和副主席。他在著名的威廉皇帝学会及其研究所的创建中，起到了重要的作用，因此被誉为“威廉皇帝学会及其研究所之父”。
一、费歇尔的生平
1852年10月9日，埃米尔·费歇尔生于德国波恩附近的奥斯吉城(Euskirchen)镇。这个家族都是虔诚的新教徒，自17世纪末，一直居住在莱茵河畔。费歇尔的父亲LaurenzFischer虽没有受过多少教育，但是一位成功的企业家，年纪轻轻便发了家，成为当地的头面人物。母亲Julie Poensgen，出身于莱茵地区一个著名的工业世家。
费歇尔童年幸福，极受父母喜爱。他是家中的独子，上有5个姐姐。5岁开始读书，先跟家庭教师学了三年，又到公立小学读四年。1865年，进入韦兹拉(Weltzlar)中学就读，两年后转到波恩中学。费歇尔聪明好学，1869年春，他以全班第一名的成绩毕业。
他的父亲老费歇尔，希望自己的独生儿子学习商务，以便日后继承家业。然而，这位年轻人虽生在商人之家，却对商务一点儿也不感兴趣，他热爱自然科学和数学，尤其是物理学。为了不让父亲太伤心，他答应试学一段时间商务。然而，经过几个月实习后，他对商务愈加厌恶。父亲叹息道：“这孩子太笨，不是经商做买卖的料，还是继续读书吧。”只好答应他接受大学教育的要求。老费歇尔当时开了一家印染厂，由于缺乏化学知识，吃过不少苦头。随着当地水泥、钢铁等新兴工业相继出现，老费歇尔对神奇的化学更加崇拜。因此，力劝费歇尔学习化学。费歇尔后来回忆道：“父亲对我和堂弟奥托·费歇尔(Otto Fischer)的职业选择起了决定性作用。”
1871年春，费歇尔进入波恩大学。著名有机化学家凯库勒(F.A.Kekulé)任化学教授，其高超的授课水平，给他留下深刻印象。但波恩大学的化学实验教学，水平低下，缺乏吸引力，仪器设备陈旧落后，致使费歇尔对化学失去了兴趣，准备改学物理。然而，他的堂弟和学友奥托·费歇尔劝他不要放弃化学。1872年秋，二人转学到古老的斯特拉斯堡大学。这所大学师资设备精良，经费充裕。由著名的分析化学家罗斯(F.Rose)讲授分析化学，费歇尔受到严格的实验技能训练。最幸运的是，他遇上了良师益友拜耳(A.Von Baeyer)。他为这位有机化学权威的才华和人格魅力所倾倒，终于激起了他对化学的热爱。费歇尔受到拜耳的精心培养。拜耳对费歇尔的影响很大，费歇尔后来给他父亲讲过，他一生的成就主要应归功于这位恩师。
1874年，费歇尔在拜耳的指导下，完成论文“有色物质的荧光和苔黑素”，获博士学位，成为该校有史以来最年轻的博士。毕业后，留校任助教。不久，发现苯肼，这一极为有用的化合物质后来成为费歇尔研究糖类的有力武器。1875年，拜耳受聘于慕尼黑大学，接替李比希(J.VonLiebig)的职位。费歇尔也到了慕尼黑。两人合作研究苯胺染料，证明品红染料是三苯甲烷的衍生物。在拜耳的举荐下，1878年费歇尔获“编外讲师”资格，次年升为分析化学副教授。他的讲课，深受学生欢迎，尽管起初他的莱茵口音使慕尼黑学生有些不适。这时，他的父亲为儿子的成功感到骄傲，并赠予大笔款项，使他能专心于学术而不用为金钱发愁。
1880年，阿亨(Aachen)大学欲聘费歇尔任化学教授。费歇尔断然予以拒绝，因为他嫌该校的学术气氛和实验条件欠佳。两年后，费歇尔任爱尔兰根大学教授，并开始对嘌呤化学的研究。他在这一领域里获得了极为丰硕的成果。
费歇尔卓越的科学才干，不仅使他在科学界崭露头角，而且受到工业界的极大关注。1883年，德国著名的“巴底希苯胺－碱公司”欲以每年10万马克的诱人高薪，聘请费歇尔接替卡诺(H.Caro)任研究部主任。费歇尔觉得这个职位不利于他的自由研究，谢绝了该公司的重金礼聘。5月28日，他写信给卡诺：“谢谢您的美意，对我自身和研究来说，自由是极为宝贵的，我不愿用它来换取财富、金钱和权力”。但费歇尔并非象牙塔型科学家，他坚持与德国化学工业界保持密切联系。他与许多著名的工业巨头建立起亲密的友谊；他的实验室不断培养和输送大批受德工厂信赖的年轻化学家；他的许多研究成果都具有实用的工业价值，甚至有人说：“从费歇尔的实验室里，随便拿出一个方案，就可开一座大工厂”。费歇尔一生对德国的化学工业产生了重大的影响。
由于实验楼通风不良，使他遭受了苯肼中毒，他不得不休养一年。其间，苏黎士联邦工业大学再三聘请他任化学教授，他婉言谢绝。他认为自己的健康状况不能胜任该校繁重的教学任务。
不久，他接受维茨堡(Würzburg)大学的聘请。维茨堡景色迷人，环境优美。学校当局翻修了旧的实验楼，安装了通风设施，并许诺修建新的实验大楼。他开始对糖类卓有成效的研究，为有机化学的发展作出了重要贡献。1888年，曾经抱定独身的费歇尔，与美丽善良的AgnesGerlach喜结良缘。他们生有三子。长子海曼·费歇尔(H.Fischer)继承父业，是著名的有机化学家。不幸的是，这桩美满的姻缘只持续了7年。1895年，费歇尔夫人因中耳炎并发脑炎去世。
1892年，霍夫曼(A.Von Hofmann)逝世，柏林大学化学教授职位空缺。学校向柏林教育部提议凯库勒、拜耳和费歇尔为继任候选人。拜耳声言不会离开慕尼黑。而教育部认为，凯库勒年事已高，不适合这个位置。因此决定聘费歇尔任柏林大学化学教授。但费歇尔留恋自己的工作环境，起初亦无意于离开维茨堡。柏林大学许诺为他修建新的化学实验大楼。（维茨堡大学并没有兑现修建实验楼的诺言）。他的父母、妻子也希望他接受德国最有声望的柏林大学的教授职位。他接受了聘请，这年他40岁。在柏林大学，费歇尔继续从事糖和嘌呤的研究，并开始转向新的研究领域——蛋白质和酶化学，奠定了现代蛋白质和酶化学的基础。1902年，费歇尔因研究嘌呤和糖的卓越成就，获诺贝尔化学奖。
柏林大学的化学教授职务，给他带来许多责任和义务。他四次任德国化学会主席，八次任副主席之职。他是普鲁士科学院院士。日益繁重的教学任务，影响了他的研究工作，这促使他为创办富有活力、不受教学义务干扰的国立研究机构而积极奔走呼号。1910年，威廉皇帝科学促进会成立。1912年，威廉皇帝化学研究所和物理化学－电化学研究所落成。费歇尔多年的梦想变成了现实。
费歇尔的研究领域是有机化学，但他决不轻视其它学科的重要性。他领导的柏林大学化学研究所从事的研究不仅限于有机化学，许多其它领域的化学家，如著名的无机化学家、硼氢化学的先驱斯托克(A.Stock)，即毕业于该研究所。他最早认识到放射性的重要性，他在自己的研究所内为哈恩(Otto Hahn)和迈特纳(L.Meitner)提供实验室。
1914年，第一次世界大战爆发。作为德国化学界的最高权威，费歇尔被政府任命为煤焦油产品生产委员会主席和氮肥增产委员会主席。他中断了大部分有机化学研究工作，积极参与解决战时的各种科学技术问题。他解决了用氨合成硝酸和硝石以代替因海上封锁中止进口的智利硝石的问题；用二甲基二苯脲和二乙基二苯肼代替战时供应不足的炸药稳定剂樟脑；用气提法生产制TNT所必需的苯和甘油；从萘制取重油，从焦炉的焦油中提取短缺的苯酚和甲酚；利用石膏(CaSO[,4]·2H[,2]O)和硫镁矾矿(MgSO[,4]·2H[,2]O)代替中断进口的黄铁矿；战争中毒气的使用，战争后期，食品缺短越来越来严重，费歇尔非常关心氮肥的生产问题；咖啡的替代品；麦秆、树叶、杂草转化为牛饲料的问题；谷物的生长发芽和蔬菜的保鲜等问题。
随着战争的继续，德国的失败终成定局，费歇尔越来越悲观失望。战争给他带来了沉重的打击，不仅研究工作被迫停止，还失去了两个儿子。次子Walter Fischer1916年11月因精神失常自杀身亡；三子军医Alfred Fisher1917年3月在罗马尼亚前线死于斑疹伤寒。费歇尔自己的健康也每况愈下，多年与苯肼的接触，严重损害了他的身体，肺炎、消化不良、支气管炎、失眠、喉炎等病魔不断折磨着他。1918年，战争结束，研究工作逐步恢复。然而，他的身体愈来愈衰弱。1919年7月初，他被确诊为肠癌，手术和药物已无回天之力。费歇尔深知自己将不久于人世。1919年7月15日，一代科学伟人在柏林自己的寓所里服下氢氰酸自杀身亡，终年66岁。
为了纪念他，柏林大学在费歇尔工作了26年的化学研究所门前树立了一座雕像。二战中，雕像毁于战火。战后，经费歇尔的学生、普朗克细胞生理学研究所所长奥托·瓦堡(Otto Warburg)的努力，在细胞生理学研究所的花园里，又重新树起了一尊费歇尔青铜铸像。然而，费歇尔的另一位高足克诺尔(L.Knorr)精辟地评论道：“在他一生的工作中，费歇尔自己铸就了一座丰碑，它无疑将与地球文明共存”。
二、科学成就
1.苯肼和苯胺染料 笨肼是鉴别、提纯醛、酮尤其是糖的优良试剂，也是合成染料、药物和其它有机中间体的重要原料。费歇尔偶然发现的苯肼，对他整个科学生涯具有重要影响。
1874年，费歇尔获博士学位后，留在斯特拉斯堡从事有机制备工作。他安排实习生用二氨基联苯(H[,2]NCC[,6]H[,4])[,2]NH[,2])，通过重氮化反应，制备联苯酚（4,4′－二羟基联苯）。但得到的却是一种混合产物。费歇尔重复并核实了这位学生的实验。他和拜耳都无法解释这一意外的结果。他错误地推测，或许是由于氧化才导致失败。于是，他在反应物中加入还原剂亚硫酸钾，再次进行实验。然而，得到的是一种沉淀，依然不是预想的联苯。
费歇尔认为，沉淀的出现，可能与溶液的PH值有关。于是，他用更简单的硝酸重氮苯代替二氨基联苯，用酸化的亚硫酸氢钾代替中性的亚硫酸钾，进行探索实验。他得到一种盐（即苯肼磺酸钾），用苯甲酰氯进行处理，生成二苯甲酰基苯肼(C[,6]H[,5]NHNHCCOC[,6]H[,5])[,2])。然后在盐酸溶液中水解，形成苯肼盐酸盐沉淀(C[,6]H[,5]NHNH[,2]·HCI)，与KOH作用，就得到了他一生中第一个重大发现——游离碱苯肼(C[,6]H[,5]NHNH[,2])。
实际上，在费歇尔之前，R.Schmitt和L.Glutz（1869年），A.Strecker和P.Romer（1871年）通过与费歇尔类似的反应，已经制备出苯肼的衍生物。遗憾的是，他们缺乏费歇尔那样敏锐的洞察力，对自己的发现毫无所知，因而与苯肼这一重要化合物的发现矢之交臂。
1875年，费歇尔在他第一篇关于苯肼的论文中，给当时尚未知的母体化合物H[,2]NNH[,2]，取名为"Hydrazine"（肼）。12年后，T.Curtius制备出这一化合物，命名为"diamide"（联氨）。1875年秋，费歇尔随拜耳到慕尼黑大学，继续研究他新发现的肼的衍生物。他弄清了苯肼的构造；在克诺尔的帮助下，用苯肼与乙酰醋酸乙酯作用，制得是第一种合成退热剂安替比林，刺激了合成药物工业的发展；他将苯肼与酮和酮酸缩合，合成了吲哚。
1884年，费歇尔发现苯肼与醛、酮反应生成结晶状的固体化合物苯腙，苯腙有固定的熔点。随后，又发现苯肼与糖发生反应，不仅能生成腙，腙还能再与苯肼反应，生成脎。脎和腙一样，是结晶状化合物，有固定熔点。因此，苯肼在糖的鉴定中具有重要价值。后来，费歇尔还将苯肼用于确定糖的构型。
染料也是费歇尔的早期研究课题。他的博士论文即是研究颜色化学和染料化学。不久，他将自己的兴趣扩展到新的合成染料。1876年春，费歇尔和堂弟奥托·费歇尔合作研究品红染料。这种染料是霍夫曼在1862年通过氧化甲苯胺和苯胺制备而成的。对其结构，众说纷纭。费歇尔兄弟通过合成与分解实验，证明品红是三苯甲烷的衍生物。著名的阴丹士林染料，也是他们共同的研究成果。
2.嘌呤化学 1882年，费歇尔开始对嘌呤的研究，这一工作持续到1914年。嘌呤是生物学上重要的物质。黄嘌呤、次黄嘌呤、腺嘌呤、鸟嘌呤存在于动物细胞核中；可可碱、咖啡因、茶碱是植物生长的促进剂。在19世纪60年代，拜耳对这类化合物作过一些研究，初步辨明了它们的关系。1875年，维茨堡大学的化学家Ludwig Medicus还提出几种嘌呤化合物的结构式。但在这一领域里，尤以费歇尔的成就最为卓著，今天嘌呤化学的绝大部分知识，都应归功于他。到1900年，他系统研究了嘌呤族化合物，确定了它们的化学结构，合成约130种衍生物。
他研究了嘌呤化合物反应和降解产物。1882年，大胆提出了尿酸、咖啡因、茶碱的结构式。他合成了茶碱、咖啡因（1895年）和尿酸（1897年）。但进一步的研究，使他发现原先提出的结构式有误，因为反应产物与其结构式不符。1897年，提出新的结构式。他认识到尿酸及其相关化合物，是一种当时未知的简单母体杂环化合物的衍生物。他将这种杂环化合物命名为嘌呤。嘌呤核上分别结合1,2,3个氧原子就是次黄嘌呤、黄嘌令和尿酸。不久，费歇尔人工合成了次黄嘌呤、黄嘌呤、腺嘌呤和鸟嘌呤。1898年，他终于成功地将三氯嘌呤还原成母体化合物嘌呤。这些工作，涉及大量的制备实验和非常复杂、困难的化学反应。他还将嘌呤的研究和糖化学的研究相结合，1914年制出茶碱、可可碱、腺嘌呤、鸟嘌呤和次黄嘌呤的糖苷。他首次从茶碱-D-糖苷合成了核苷酸茶碱-D-糖苷磷酸。
费歇尔的嘌呤化学研究成果，对德国药物工业产生了重要影响。他的实验室制法，很快成为工业生产咖啡因、茶碱、可可碱的基础。1903年，他合成了有效的安眠药5,5－二乙基巴比士酸，商品名巴比妥。1912年，制备出另一具有商业价值的嘌呤化合物5-乙基-5-苯基巴比士酸，俗称苯巴比妥或鲁米那。
3.糖化学 费歇尔在这一领域的研究中，作出了卓越的贡献，极大地推动了有机化学的发展。1884年，费歇尔开始研究糖类。当时所知的单糖只有4种：两种已
糖（葡萄糖、半乳糖）、两种已酮糖（果糖、山梨糖），它们具有相同的分子式C[,6]H[,6]O[,6]；双糖有蔗糖、乳糖和麦芽糖3种。慕尼黑大学的化学家吉连尼(H.Kiliani)初步探明葡萄糖和半乳糖是直链的五羟基醛，果糖和山梨糖是直链的五羟基酮。费歇尔经过10余年的艰苦探索，阐明了糖类的复杂结构和化学性质，完成了50多种天然糖的合成，并确定了许多糖的构型。1887年，费歇尔开始尝试人工合成糖类。他设想用甘油醛作为构造糖中碳链的起始物质。他用二溴丙烯醛与Ba(OH)[,2]反应，制取甘油醛。然而，没有能制得甘油醛，得到的是一种糖浆，他取名为阿柯糖(acrose)。他用苯肼与阿柯糖反应，生成两种不同的脎，从中分离出两种糖。费歇尔证明是果糖和山梨糖，首次合成了天然存在的糖类。
1885年，吉连尼提出一种增长糖的碳链的方法，即把HCN加到羰基上，然后再进行水解和还原。费歇尔利用这种方法，将戊糖转变为已糖，再将已糖转变为庚糖，合成了含有9个碳原子的糖。
费歇尔将醛糖与苯肼反应，先生成腙，然后生成脎。脎在盐酸溶液中水解，生成
，将还原，就实现了由醛糖向酮糖的转化。费歇尔发现，葡萄糖、果糖和甘露糖与苯肼生成相同的脎，因此推断，这三种糖在第二个碳原子以下具有相同的构型。
根据范特荷夫(Van't Hoff)和勒贝尔(LeBel)的立体异构理论，费歇尔推断，已醛糖有16种可能的构型。用氧化、还原、降解、加成等方法，到1891年，他确定了D-系列已醛糖所有成员的构型。这些醛糖是从D-甘油醛衍生出来的。在这16种异构体中，不少是由费歇尔通过人工方法合成的。
1893年，费歇尔通过羰基与醇的反应，制备出α-甲基葡萄苷和β-甲基葡萄苷，这是首次合成的配糖物。他设想，这两种葡糖具有环状结构。可惜，他没有将这种环状结构推广到单糖本身，尽管托伦(Tollens)在1883年曾提出过葡萄糖和果糖上有环状结构的设想。
费歇尔认为，双糖具有类似的环状结构，是由两个已糖通过一个氧链连接起来的。乳糖是葡萄糖-β-半乳糖苷，麦芽糖是葡萄糖-α-葡糖苷。这样，多糖就是糖本身的糖苷。他认为，葡萄苷的合成很重要，因为由此可以探索合成多糖的方法。
费歇尔还研究了酶的性质，因为酶对糖的发酵有重要影响。他奠定了酶化学的基础。1894年，他试验酵母对各种糖的作用，注意到酶的专一性。例如，麦芽糖酶能水解α-甲醛葡糖苷，但不能使β-甲基葡糖苷水解，而苦杏仁酶能使β-甲基葡糖苷水解，却不能使α-甲基葡糖苷水解。他认识到，对组成相同，但具有不同立体构型的糖来说，一种酶只对某一特定的构型具有活性。因此，他得出这样的结论：酶是一种不对称试剂，只对具有特定几何构型的分子起作用。他把酶的专一性，形象地比喻为“钥匙”和“锁”的关系，专用的钥匙才能打开与之配套的锁。这个著名的观点，今天仍普遍地应用于酶化学中。
作为对糖工作的延伸，费歇尔从1908年开始研究糖的五倍子酸衍生物丹宁。1912年，他证明，丹宁不是葡萄糖苷，而是酯，并合成了具有丹宁性质的五双棓酰葡萄糖(Pentadigalloylglucose)。1918年，他确定中国丹宁的组成为五（间双棓酰）葡萄糖。还合成了七（三苯甲酰棓酰）－对＝碘代苯基麦芽糖腙(hepta(tribenzoylgalloyl)-P-iodophenylmalto-sazone)，这种麦芽糖衍生物的分子量为4021，远远高于当时合成的任何分子。
4.蛋白质化学 1899年，费歇尔转向蛋白质的研究，希望能揭示出蛋白质的化学本质。1901年，费歇尔创一种分离氨基酸的新方法，即从蛋白质水解得到氨基酸，先制取氨基酸的酯，然后通过减压分级蒸馏分离氨基酸的混合物。他用这种方法研究各种蛋白质的组成，发现了缬氨基、脯氨酸和羟基脯氨酸。他制出了几种氨基酸的酯，然后将两分子的氨基酸酯缩合成二肽。
他设想，肽键(--CONH--)在多肽分子的长链中不断重复。于是，设计出合成多肽的方法，即用一种含卤素的化合物与氨基酸中的氨基反应，形成肽桥：
CH[,2]ClCOCl+NH[,2]CH(CH[,3])COOH→CH[,3]ClCONHCH(CH[,3])COOH
然后再用另一种氨基酸中的氨基与产物中的卤素反应，可以把另一种氨基酸连接上去。这样，他将苷氨酰、亮氨酰和其它基团引入肽中。1907年，他合成了含18个氨基酸的多肽，它由15个苷氨酰和3个亮氨酰组成，分子量为1213，具有和天然蛋白质相似的化学性质。费歇尔推断，该化合物可能有816个异构体，并认为“它可能是人类迄今为止，能够合成的最复杂的化合物。”这项成果一时轰动整个科学界。
费歇尔清楚地认识到蛋白质的复杂性。蛋白质甚至最简单的肽，也有多种异构体，而确定蛋白质的结构又非常困难。到1905年，他区分出29种多肽，并用各种酶去试验它们的性质。1916年，他对他合成100多种多肽的工作进行了总结，认为它们仅仅是天然蛋白质中可能结合状态中的极小部分，而他的研究也仅仅是个开端。
三、费歇尔与威廉皇帝学会的创立
今天有60多个研究所的德国马克斯·普朗克学会(MPG)，是世界上最大的、最有声誉的、由政府开办的最成功的科研机构之一。其前身是1910年创办的威廉皇帝学会(KWG)。费歇尔在威廉皇帝学会及其研究所的创立和发展中，起了重要的作用，他甚至被许多人看成是“KWG及其研究所之父”。
1905年9月，费歇尔为创办一个不受教学任务干扰，能专心致志自由地从事基础研究的国立化学研究机构，联合著名的化学家奥斯特瓦尔德（Ostwald,1909年诺贝尔化学奖得主）和能斯特（Nerest,1920年获诺贝尔化学奖）起草了“关于创办帝国化学研究所的计划草案”，散发给德国许多著名的科学家和技术家。1906年1月，德国化学会批准这个计划。6月，费歇尔将计划提交给德国工商促进会以寻求资助，并进行了几次答辩。他明确要建立一个“与应用化学密切相关的，从事基础研究的帝国化学研究所”，并建议由政府、科学界和工业界的代表组成一个评议委员会。
费歇尔认为，帝国化学研究所的任务，包括解决化学重大疑难问题、精确测定化学常数如原子量、发布工业上争议问题的权威观点、检验化学制剂和仪器。1908年3月，帝国化学研究所促进会成立，费歇尔任主席，贝克曼(O.E.Beckmann)任计划中的化学研究所的所长。然而，创办帝国化学研究所的计划最终流产，因为威廉皇帝不愿在财政上给予支持，并拒绝负责这个机构的监督和管理。
由于大学实验室得不到政府足够的资金支持，而工业实验室又太注重于应用研究，无暇从事基础研究，德国枢密顾问、普鲁士教育大臣阿尔索夫(F.Althoff)在1896年就设想在柏林市郊达荷姆(Dahlem)创建一系列普鲁士州立基础研究所。他称这个计划是建造“一个德国的牛津”。1906年3月，他让包括费歇尔、能斯特、哈尔纳克(A.Von Harnack)在内的7位柏林大学的著名教授直接给皇帝威廉二世写信，要求支持这一计划。费歇尔得知皇帝不愿从财政上支持创建帝国化学研究所时，就试图将他和能斯特的方案融入阿尔索夫的计划中。1908年，阿尔索夫去世。1909年11月，神学家和历史学家哈尔纳克接受费歇尔的意见，上书皇帝吁请建立独立于大学的国家研究机构——威廉皇帝科学促进会(KWG)。他在信中指出，德国在基础研究所的建立方面，已远远落后于其它国家，他列举了其它国家新建的研究所，如瑞典的诺贝尔研究所，美国的卡内基研究所，洛克菲勒研究所；英国皇家研究院；丹麦的卡尔斯堡研究所；法国巴斯德研究所等。他写道：“根据这一计划，我们以威廉皇帝学会为中心，极需要建立研究所，不是一个，而是许多个。……今天，科学已经发展到这样的地步：单独一个州已无力再为它提供必需的财务和物力支持了。政府、有钱的富人与痴迷于科学个人之间的合作应该加强，只有这样，未来科学研究在物质方面才能得到有效的保障。”
由于担心其它国家在科学方面超过德国，威廉二世于1910年5月同意成立威廉皇帝学会，并在达荷姆划拔50公顷土地（阿尔索夫原先要求土地的一半）用于修建研究所。
1910年10月11日，在庆祝柏林大学建校100周年的庆典上，威廉皇帝学会正式宣告成立。哈尔纳克任威廉学会首任主席，费歇尔被选为评议会成员，学会副主席，董事会董事长。这个学会的目的是“创办和资助自然科学研究所，促进科学的发展”。1911年7月，费歇尔领导的帝国化学研究促进会并入威廉皇帝学会，并提供90万马克的资金，用于修建化学研究所。在他的遗嘱中，费歇尔将他从自己发明的两种合成药物“萨尤丁”(Sajodin)和“沙波明”(Sabromin)销售中分得的红利75万马克，悉数捐赠给威廉皇帝学会。
1912年10月23日，威廉皇帝化学会最早的两个研究所——威廉皇帝化学研究所和威廉皇帝物理化学－电化学研究所落成。德皇威廉二世和科学界、工业界及政界的名流显要参加了庆典。费歇尔多年的梦想实现了。他首先向皇帝致辞：“新建筑披着节日的盛妆，我们庆祝在陛下您的庇护下这两个新研究所的诞生。我们坚信，从这里会不断产生出一大批才华卓著的年轻人，他们以杰出的发现和有价值的发明报效国家、为研究所增光”。虽历经两次世界大战的干扰和后来德国被分割，费歇尔的预言还是在很大程度上实现了。
化学研究所的首任所长是贝克曼，分为三个独立的研究部：(1)无机和物理化学；(2)有机化学；(3)放射性。费歇尔自开始直到去世，一直任化学研究所执行委员会主席。1935年，哈恩和迈特纳在这里从事中子辐照铀和钍的研究，导致1938年岁末的核裂变的重大发现，宣告了原子时代的到来。1959年，化学研究所改称的哈恩研究所。
威廉皇帝物理化学－电化学研究所，第一任所长是哈伯(F.Haber)，自1953年，更名为哈伯研究所。第一次世界大战中，该研究所成了化学武器的研究与开发中心，由化学家、药物学家、医生、物理学家、技术专家和政府官员共同进行研究。例如，芥子气的发现者之一斯坦克夫(W.Steinkopf)和研究化学武器对人体影响的费鲁里(F.Flury)就在这里工作。因对毒气的研制受到广泛指责的哈伯，1916年建议创立威廉皇帝军事技术科学基金会，以更进一步加强军事和科学之间的联系。一战后，哈伯花了很大的精力试图从海水中提取黄金以偿还德国的战争赔款，但没有成功。
煤很久以来一直是德国最有价值的自然资源之一。早在1911年1月，费歇尔就提出要创建威廉皇帝煤炭研究所。1914年7月27日，第一次世界大战爆发前的第四天，该研究所在达荷姆正式成立。由费歇尔的学生弗朗兹·费歇尔(Frantz Fischer)任所长。用费歇尔的话来说，该研究所的目标是“提升煤本身的价值”。他还认为，“该研究所与工业界的密切合作，不仅必要，而且非常迫切”。财政上主要由鲁尔(Ruhr)地区的实业家给予支持。这个研究所并不局限于煤炭的研究，实际上涉及到与燃料有关的所有问题。在煤炭研究所里，立了这样一块纪念碑，上面铭刻着：“埃米尔·费歇尔(1852～1919)，先知地认识到煤中的巨大希望。他是煤炭研究所的精神之父”。
1918年10月，在布雷斯劳(Breslau)又成立了威廉皇帝西里西亚煤炭研究所，其任务是研究煤及其蒸馏产物的化学，改进现有的纯化煤的方法，寻找从煤中提取有价值原料的新方法。费歇尔还规划、创建了许多其它研究所。如钢铁研究所，生物学研究所，细胞生理学研究所（由费歇尔的弟子Otto Warburg任所长），实验疗法研究所，金属研究所和制革研究所（费歇尔的弟子MaxBergmann任所长）等。1920年6月，费歇尔去世不满一年，成立了埃米尔·费歇尔化学研究促进会，以支持威廉学会的化学研究。
二战以后，威廉皇帝学会被重建为马克斯·普朗克学会，首任主席是威廉学会的最后一任主席哈恩。它是德国大学之外最大的学术机构，在促进基础科学研究方面，作出了卓越的贡献。
〔收稿日期〕2000年3月29日
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