7. Punkthaufen mit neun Symmetrieebenen: das reguläre System.

Ein Kristallsystem stellt sich somit als die Gesamtheit aller Formen

dar, die nicht nur in ihrer äußeren Gestalt, sondern auch in ihrem

molekularen Aufbau denselben Grad von Symmetrie besitzen. Als weiteres

Ziel der Kristallographie war damit die Aufgabe gesteckt, nicht nur die

äußere Gestalt, sondern auch sämtliche physikalischen Eigenschaften

als bedingt durch den inneren Aufbau, durch das molekulare Gefüge,

nachzuweisen.

Welch ausgedehnte Anwendung die Mathematik auf das Gebiet der

Kristallographie gestattet, zeigten vor allem die Arbeiten

*Sellas*[419]. In einer Abhandlung über das Verknüpfungsgesetz der

Kristallformen einer Substanz zeigte er, daß die verschiedenen Formen

nicht nur auf Achsen oder auf Zonen zurückgeführt werden können, wie es

*Naumann* und *Miller* getan, sondern daß ein dritter Ausdruck für das

Grundgesetz der Kristallographie möglich ist. *Sella* bezog nämlich die

Formen einer Substanz auf ein Ellipsoid, dessen konjugierte Durchmesser

drei Kristallkanten sind, die in ihrer Länge von einer vierten Fläche

des Kristalls begrenzt werden. *Sellas* Betrachtungsweise erwies sich

besonders deshalb als sehr fruchtbar, weil sich auch die physikalischen

Eigenschaften der Kristalle auf Ellipsoide zurückführen lassen, so daß

von mehreren Forschern (*Dana*, *Brewster*) die Moleküle der Kristalle

als Ellipsoide hingestellt wurden. In einer anderen Abhandlung[420]

zeigte *Sella*, daß sich die kristallographischen Formeln zweckmäßiger

als bisher ausdrücken lassen, wenn man die in der Determinantenrechnung

gebräuchlichen Bezeichnungen anwendet.

Zur Erkenntnis des Zusammenhanges zwischen der Form und dem optischen

Verhalten der Kristalle war man schon während der ersten Jahrzehnte

des 19. Jahrhunderts durch die Arbeiten eines *Fresnel* und *Brewster*

gelangt. Ganz analoge Beziehungen wurden nun hinsichtlich des

thermischen und des elektrischen Verhaltens entdeckt. Auch hier ergab

sich, daß die regulären Substanzen nach allen Richtungen des Raumes

das gleiche Verhalten besitzen, während die Kristalle des tetragonalen

und des hexagonalen Systems Verschiedenheiten nach zwei, diejenigen

der übrigen Systeme nach drei Richtungen aufweisen. Und zwar gilt dies

sowohl hinsichtlich des Ausdehnungskoeffizienten wie der Wärmeleitung.

Erhitzt man z. B. eine Kugel von regulärem Steinsalz, so wird sie ihr

Volumen vergrößern, ohne ihre Form zu ändern, während eine aus dem

hexagonalen Kalkspat hergestellte Kugel zu einem Rotationsellipsoid und

endlich derselbe aus dem monoklinen Feldspat hergestellte Körper zu

einem dreiachsigen Ellipsoid wird.

Für die schon von *Aepinus* erforschte Pyroëlektrizität[421] ergab

sich gleichfalls eine merkwürdige Beziehung. Es stellte sich nämlich

heraus, daß die pyroëlektrischen Kristalle hemimorph, d. h. an den

entgegengesetzten Enden der Hauptachse, die zu elektrischen Polen

werden, durch Flächen verschiedener Formen begrenzt sind. Beziehungen

zwischen der chemischen Zusammensetzung und der Gestalt der Mineralien

hatte schon *Mitscherlich*, der Entdecker der Isomorphie, gefunden. Aus

der näheren Untersuchung der isomorphen Substanzen ging hervor, daß

es sich, vom regulären Systeme abgesehen, nicht um eine vollkommene

Übereinstimmung der Formen, sondern nur um eine sehr große Ähnlichkeit

handelt. Als entscheidendes Merkmal für die Isomorphie erkannte

man das Vermögen der betreffenden Stoffe, sogenannte isomorphe

Mischungen einzugehen, d. h. in homogenen Kristallen zusammen zu

kristallisieren. Einer der ersten, der ein Mineral als eine isomorphe

Mischung deutete, war *Hessel*, den wir an anderer Stelle als den

Entdecker des kristallographischen Einteilungsprinzips kennen

gelernt haben. Er erklärte nämlich[422] schon 1826 den *Labradorit*,

einen Kalknatronfeldspat, als eine isomorphe Mischung von Albit

(Natronfeldspat) und Anorthit (Kalkfeldspat). In gleichem Sinne hat

später *Tschermak*, auf der Erkenntnis fußend, daß zwischen dem Albit

und dem Anorthit ein allmählicher Übergang stattfindet, eine Theorie

der Feldspäte entwickelt, welche den Zusammenhang der einzelnen Glieder

dieser Mineralgruppe zu erläutern sucht[423].

Die Frage nach der Entstehung der Mineralien mußte, wie die Frage

nach der Bildung der Gesteine, gleichfalls auf dem Wege des Versuches

gelöst werden, was zur Entdeckung zahlreicher künstlicher Nachbildungen

führte[424]. Auch hier hat man der hauptsächlich durch *Daubrée*

vertretenen Gruppe französischer Forscher die hervorragendsten Erfolge

zu verdanken.

13. Die Entwicklung der Strukturchemie und der Systematik der

chemischen Elemente.

In der Chemie, deren Entwicklung wir bis zur Begründung der organischen

Chemie und der Ausgestaltung der Radikaltheorie verfolgten, erhob

sich insbesondere auf Grund derjenigen Vorstellungen, die sich seit

*Gay-Lussac* und *Avogadro* über die Natur der gasförmigen Verbindungen

entwickelt hatten, die heute herrschende Valenztheorie.

Von besonderer Wichtigkeit für diese Umgestaltung war *Kekulés*

Lehre von der Vierwertigkeit des Kohlenstoffs und der Fähigkeit der

Kohlenstoffatome durch eine bestimmte Anzahl ihrer vier Affinitäten

sich gegenseitig zu binden. Später dehnte *Kekulé* die von ihm

geschaffene Theorie auf die aromatischen Verbindungen aus, für deren

Grundsubstanz, das Benzol, er eine ringförmige Verkettung von sechs

Kohlenstoffatomen annahm. Durch *Kekulés* Benzoltheorie wurde nicht

nur eine Übersicht über das stetig anschwellende Gebiet der aus dem

Teer gewonnenen Stoffe, sondern auch eine Erklärung und Vorhersage

zahlreicher Isomeriefälle ermöglicht.

In Anbetracht der grundlegenden Bedeutung dieser Lehren wollen wir

*Kekulé* und seinen Arbeiten über die chemische Natur des Kohlenstoffs

eine etwas eingehendere Darstellung widmen. Auch der große Aufschwung,

den die technische Chemie zumal in Deutschland während der letzten

Jahrzehnte genommen hat, ist zum großen Teil auf diese Arbeiten

*Kekulés* zurückzuführen. »Ich kenne«, sagt *Ladenburg*[425], der

Herausgeber von *Kekulés* Abhandlungen, »kein zweites Beispiel dafür,

daß abstrakte wissenschaftliche Erörterungen so unmittelbar für das

Leben nutzbar gemacht wurden[426]«.

*August Kekulé* wurde 1829 in Darmstadt geboren. Er bezog die

Universität Gießen und wurde dort von *Liebig* so sehr angezogen,

daß er sein anfängliches Studium mit dem der Chemie vertauschte.

*Kekulé* folgte dann dem Beispiel seines großen Lehrers und weilte

ein Jahr in Paris, wo *Dumas*, *Pasteur*, *Regnault* und andere

Führer der Wissenschaft auf ihn wirkten. Seine eigene Lehrtätigkeit

begann *Kekulé* in Heidelberg. Dort entstand die Abhandlung über die

Vierwertigkeit des Kohlenstoffs fast zur selben Zeit als *Kirchhoff*

und *Bunsen* die Spektralanalyse begründeten. Zuletzt und am längsten,

vom Jahre 1867 nämlich bis zu seinem 1896 erfolgten Tode, hat *Kekulé*

in Bonn gewirkt.

»Ich halte es«, sagt *Kekulé* in seiner grundlegenden Abhandlung vom

Jahre 1858[427], »nicht mehr für die Hauptaufgabe der Zeit, Atomgruppen

nachzuweisen, die gewisser Eigenschaften wegen als Radikale betrachtet

werden können. Ich glaube vielmehr, daß man die Betrachtung auch auf

die Konstitution der Radikale selbst ausdehnen und aus der Natur der

Elemente ebensowohl die Natur der Radikale wie die ihrer Verbindungen

herleiten soll.« Da für die organischen Verbindungen der Kohlenstoff

der wesentlichste Bestandteil ist, so werden naturgemäß von *Kekulé*

zuerst die Eigenschaften dieses Elementes erörtert.

Betrachte man die einfachsten Kohlenstoffverbindungen wie Grubengas,

Chloroform, Kohlendioxyd, Blausäure usw., so falle es auf, daß die

Menge Kohlenstoff, welche die Chemiker als geringstmögliche, als

Atom erkannt hätten, stets 4 Atome eines einwertigen oder zwei

Atome eines zweiwertigen Elementes binde. Die Summe der chemischen

Einheiten, der mit einem Atom Kohlenstoff verbundenen Elemente sei

stets gleich vier, der Kohlenstoff selbst sei also als vierwertig

(vieratomig nach dem Ausdruck *Kekulés*) anzusprechen. Für Substanzen,

die mehrere Atome Kohlenstoff enthalten, müsse man annehmen, daß

sich die Kohlenstoffatome unter gegenseitiger Bindung eines Teiles

ihrer Affinitäten aneinander gelagert hätten. Der einfachste Fall

besteht nach dieser Auffassung darin, daß zwei Kohlenstoffatome unter

Bindung von zwei Affinitäten die sechswertige Gruppe C_{2} bilden.

Sie wird mit sechs Atomen eines einwertigen Elementes eine Verbindung

bilden, z. B. C_{2}H_{6} d. i. Äthylwasserstoff. Treten mehr als zwei

Kohlenstoffatome auf solche Weise zusammen, so wird für jedes weitere

Atom die Valenz der Gruppe um zwei Einheiten erhöht, und es entstehen

die bekannten Kohlenwasserstoffe C_{3}H_{8}, C_{4}H_{10}, C_{5}H_{12},

C_{6}H_{14} usw.

Schon in der Abhandlung vom Jahre 1858[428] wies *Kekulé* darauf

hin, daß eine solch einfache Aneinanderlagerung der Kohlenstoffatome

zwar eine große Anzahl von organischen Verbindungen, diejenigen der

sogenannten Fett- oder Methanreihe nämlich, erkläre, daß aber für viele

andere eine dichtere Aneinanderlagerung des Kohlenstoffs angenommen

werden müsse. Zu dieser letzteren Gruppe gehören vor allem das Benzol

und seine Abkömmlinge. Über die Konstitution dieser Gruppe der

aromatischen Verbindungen, wie sie auch genannt werden, gab erst die

Abhandlung vom Jahre 1865 Aufschluß.

Seine Arbeit vom Jahre 1858 schloß *Kekulé* mit den bescheidenen

Worten, daß er Betrachtungen dieser Art nur einen untergeordneten

Wert beimesse. Da man sich indessen in der Chemie einstweilen mit

solchen Zweckmäßigkeitsvorstellungen begnügen müsse, teile er diese

Betrachtungen mit, weil sie, wie ihm scheine »einen einfachen Ausdruck

für die neuesten Entdeckungen« böten und daher »ihre Anwendung

vielleicht das Auffinden neuer Tatsachen vermitteln könne«. Die

späteren Strukturchemiker sind sich des hypothetischen Charakters

solcher Vorstellungen nicht immer bewußt geblieben.

Gleichzeitig mit *Kekulé* aber unabhängig von ihm begründete

*Couper* die Strukturchemie, indem er von der Annahme ausging, daß

die Kohlenstoffatome sich miteinander zu verketten vermögen[429].

*Couper* unterschied zwei Arten chemischer Verwandtschaft, die er als

Wahlverwandtschaft und Gradverwandtschaft bezeichnete. Vermöge der

Wahlverwandtschaft verbindet sich ein Element, z. B. Kohlenstoff mit

einer Reihe von anderen Elementen mit verschiedener Intensität, so mit

Wasserstoff zu CH_{4}, mit Chlor zu CCl_{4} mit Schwefel zu CS_{2} usw.

Die Gradverwandtschaft dagegen befähigt ein Element von einem zweiten

bald mehr bald weniger zu binden. Sie äußert sich nach dem Gesetze

von den multiplen Proportionen. So verbindet sich Kohlenstoff mit

Sauerstoff nach zwei Verwandtschafts- oder Affinitätsgraden zu CO und

CO_{2}.

Nach *Couper* entspricht das höchste Verbindungsvermögen, das

man für den Kohlenstoff kennt, der Zahl vier, während er das

Verbindungsvermögen des Sauerstoffs durch zwei ausdrückt. Was dem

Kohlenstoff eine »eigenartige Physiognomie« verleihe, sei die

Fähigkeit, sich mit sich selbst zu verbinden. Diese Fähigkeit und seine

sich mit verschiedener Intensität und in verschiedenen Graden äußernde

Verwandtschaft gegen andere Elemente genügt nach *Coupers* Ansicht,

»um alle Eigentümlichkeiten zu erklären, welche die organische Chemie

darbietet«. Die Verkettung der Kohlenstoffatome gibt nach *Couper* vor

allem Aufschluß über die wichtige und vor ihm unerklärte Anhäufung von

Kohlenstoffatomen in manchen organischen Verbindungen. Um die Struktur

der letzteren zu erschließen, nimmt *Couper* schon eine einfache

und eine doppelte Verkettung der Kohlenstoffatome an. So gibt er

beispielsweise der Salizylsäure die Formel:

H

C=

// H

C

\\

C-H

|

C-H

//

C

\\

C-OH

|

C=O

|

OH

Es war dies der erste Versuch, eine Strukturformel für eine

aromatische Verbindung zu entwickeln. Auf den Gedanken, in den

aromatischen Verbindungen für die Kohlenstoffatome eine ringförmige

Verkettung anzunehmen, ist erst *Kekulé* gekommen. Dadurch erhielt

die Strukturformel der Salizylsäure folgendes Aussehen: Aromatische

Verbindungen.

H

H C H

\ //\ /

C C

| ||

C C

/\\ / \

H C OH

|

COOH

Die Ähnlichkeit zwischen der *Couper*schen und der neueren

Strukturformel tritt besonders darin hervor, daß in beiden Formeln

doppelte neben einfachen Verkettungen der Kohlenstoffatome vorkommen.

Seine Theorie der aromatischen Verbindungen entwickelte *Kekulé* im

Jahre 1865[430]. Seit der Entdeckung des Benzols, sowie seiner nahen

Beziehung zur Benzoësäure hatte man eine Reihe von Substanzen kennen

gelernt, die unter sich und mit den beiden genannten Verbindungen eine

gewisse »Familienähnlichkeit« besitzen. Man hatte sie des Verhaltens

einiger Glieder wegen zur Gruppe der »aromatischen« Verbindungen

zusammengefaßt. *Kekulé* erkannte, daß seine über das Verhalten des

Kohlenstoffatoms in den Fettkörpern entwickelten Ansichten auf diese

zweite große Gruppe nicht paßten. Ihre Verbindungen waren nämlich an

Kohlenstoff verhältnismäßig viel reicher als die Verbindungen aus der

Reihe der Fettkörper. Ferner zeigte es sich, daß auch die einfachsten

aromatischen Verbindungen, unter ihnen das Benzol, wenigstens sechs

Atome Kohlenstoff enthalten. »Diese Tatsachen«, schloß *Kekulé*,

»berechtigen zu der Annahme, daß in allen aromatischen Substanzen eine

und dieselbe Atomgruppe oder, wenn man will, ein gemeinschaftlicher

Kern enthalten ist, der aus sechs Kohlenstoffatomen besteht«. Innerhalb

dieses Kernes seien die Kohlenstoffatome gewissermaßen in engerer

Verbindung. An ihn würden sich dann weitere Kohlenstoffatome nach

denselben Gesetzen wie bei den Fettkörpern anlagern können. Wie aber

ließ sich die atomistische Konstitution dieses Kernes veranschaulichen?

Die Vierwertigkeit des Kohlenstoffs und die Annahme, daß ein Teil der

Affinitäten dieses Elementes sich gegenseitig sättigen können, mußte

auch einer Theorie der aromatischen Verbindungen zugrunde gelegt

werden, wenn sie klar und einfach sein sollte. Sechs Kohlenstoffatome,

so war der Gedankengang *Kekulés*, würden bei einfacher Bindung zu

einer offenen Kette vereinigt, wie schon erwähnt, 14 freie Affinitäten

besitzen und den Kohlenwasserstoff C_{6}H_{14} bilden[431]. Bei

doppelter Bindung der Kohlenstoffatome würden nur 4 Valenzen übrig

bleiben, da von der Summe der Valenzen (6 . 4 = 24) für die doppelte

Bindung 4 . 5 = 20 erforderlich wären. Auch die Annahme, daß die Bindung

abwechselnd durch je eine und durch je zwei Verwandtschaftseinheiten

erfolge, ergab nicht das erhoffte Resultat, denn es blieben auch dann

noch immer acht ungesättigte Affinitäten übrig, während der Benzolkern

nur sechs besitzt:

--C==C----C==C----C==C--

| | | | | |

Da kam *Kekulé* der Gedanke, das Zuviel von zwei Affinitäten, das die

soeben dargestellte offene Kette besitzt, durch eine Schließung dieser

Kette zum Ausgleich und zum Verschwinden zu bringen. »Macht man«, sagt

er, »die Annahme, die beiden Kohlenstoffatome, die am Anfang und am

Ende stehen, seien unter sich durch je eine Affinität verbunden, so hat

man eine geschlossene Kette oder einen symmetrischen Ring, der noch

sechs freie Affinitäten enthält.«

Aus diesem Ringe galt es nun, sämtliche aromatische Verbindungen

abzuleiten und auf diese Weise den atomistischen Aufbau des Moleküls,

die Konstitution, wie fortan das Schlagwort lautete, zu ergründen.

Zunächst blieb aber noch die Vorfrage zu entscheiden, ob die sechs

Wasserstoffatome des Benzols, des Ausgangspunktes für alle aromatischen

Verbindungen, unter sich gleichwertig sind, oder ob sie vielleicht,

veranlaßt durch ihre Stellung, ungleiche Rollen spielen.

Da es beim Ersatz von Wasserstoff durch ein einwertiges Atom oder

Radikal völlig gleichgültig ist, welches der sechs Wasserstoffatome

des Benzols ersetzt wird, so entschied sich *Kekulé* für die erstere

Annahme, daß nämlich die Wasserstoffatome des Benzols völlig

gleichwertig sind. Die *Kekulé*sche Benzolformel zeigt dementsprechend

die sechs Kohlenstoffatome in völlig symmetrischer Weise zu einem

Ring verbunden. In bezug auf den Kohlenstoff sind auch die sechs

Wasserstoffatome ganz symmetrisch gelagert; sie nehmen im Molekül

völlig analoge Plätze ein. Man kann sich »das Benzol als ein Sechseck

vorstellen, dessen sechs Ecken durch Wasserstoffatome gebildet sind«.

Bestätigt wurde diese Auffassung durch die merkwürdigen

Isomerieerscheinungen, welche die Abkömmlinge des Benzols zeigen.

Die zuerst bekannt werdenden Isomerien hatte man aus einer

verschiedenartigen Gruppierung von Atomen zu Radikalen zu erklären

vermocht. War doch die Entdeckung der Isomerie und der Wunsch sie

zu erklären, das wichtigste Motiv für den Ausbau der Radikaltheorie

gewesen. Für zahlreiche, isomere aromatische Verbindungen hatte das

bisher geübte Erklärungsverfahren jedoch versagt. Wie sollte man

z. B. aus der Radikaltheorie die Existenz von drei Dibrombenzolen

(C_{6}H_{4}Br_{2}) erklären? *Kekulé* gelang dies ohne Schwierigkeit,

indem er aus seiner Benzolformel drei Stellungsmöglichkeiten der beiden

Bromatome ableitete und dadurch den Begriff der Stellungsisomerie

schuf. Nach ihm ist für das Monobrombenzol nur eine Modifikation

möglich, da die sechs Wasserstoffatome, von denen eins durch Brom

ersetzt werden würde, völlig gleichartig sind. Dagegen sind drei

Dibrombenzole denkbar und auch aufgefunden worden. Es kann nämlich das

zweite Bromatom dem ersten benachbart sein (ab) oder ihm gegenüber

sich befinden (ad) oder endlich die Stelle c einnehmen[432]. Die

Stellungsmöglichkeiten sind damit erschöpft, da af und ae mit ab und ac

identisch sind. Für das Tribrombenzol wies *Kekulé* gleichfalls drei

Möglichkeiten nach, nämlich abc, abd und ace.

[Illustration: Abb. 42. *Kekulés* Benzolkern.]

Die Anregung *Kekulés*, »wenigstens versuchsweise« Betrachtungen dieser

Art in die Chemie einzuführen und dadurch eine geometrische Auffassung

anzubahnen, fiel auf fruchtbaren Boden. Zahlreiche umfassende

Untersuchungen führten zur Auffindung der von der *Kekulé*schen Theorie

vorausgesehenen Verbindungen und bestätigten gleichzeitig diese Theorie

in schönster Weise.

Besonders gilt das von den Arbeiten, die *Körner* zur Bestimmung

des chemischen Ortes in den Benzolderivaten ausführte[433]. Zur

Erläuterung dieses Problems betrachten wir die nach *Kekulés* Theorie

möglichen drei Isomeriefälle der Disubstitutionsprodukte, z. B. des

Dibrombenzols. Ihre Konstitution läßt sich durch folgendes Schema

ausdrücken:

Br

/\ /\ /\ Br

| | | | | |

\/ Br \/ \/

Br Br Br

Orthoverbindung Paraverbindung Metaverbindung.

*Körner* stellte sich die Aufgabe, durch Versuche mit den drei

Isomeren der Dibrombenzole zu entscheiden, um welche Art der Stellung

es sich jedesmal handelt, d. h. bei welchem Dibrombenzol die

Bromatome benachbart sind (Orthostellung), bei welchem sie einander

gegenüberstehen (Parastellung) und bei welchem Stoff die Metastellung

der Bromatome anzunehmen ist. Mit anderen Worten: Es war an den drei

bekannt gewordenen, in ihren physikalischen Eigenschaften deutlich

unterschiedenen Dibrombenzolen[434] zu ermitteln, ob die beiden

Bromatome durch ein oder durch zwei Wasserstoffatome getrennt sind,

oder ob sie nebeneinander stehen. *Körner* entschied diese Frage,

indem er aus den drei von ihm und anderen Forschern dargestellten

Dibrombenzolen Substitutionsprodukte durch Einführung eines dritten

Bromatoms oder durch Einführung der Nitrogruppe (NO_{2}) herstellte

und für jedes Dibrombenzol untersuchte, wieviel isomere Tribrombenzole

oder Nitrodibrombenzole sich daraus ableiten lassen. Zur Erläuterung

diene folgendes Schema, in dem wieder der besseren Übersicht halber die

Wasserstoffatome des Benzols fortgelassen sind.

Br

/\ /\ Br | /\ Br

| | | | | | |

\/ \/ | \/

Br Br | Br

1, 4 1, 3 | 1, 2

Br | Br | Br

/\ Br | /\ Br Br /\ Br /\ Br | /\ Br /\ Br

| | | | | | | | | | | | | |

\/ | \/ \/ \/ Br | \/ \/ Br

Br | Br Br Br | Br Br

1, 3, 4 | 1, 3, 4 1, 2, 5 1, 2, 3 | 1, 2, 4 1, 2, 3

| |(=1, 3, 4)

Man erkennt sofort, daß für das Paradibrombenzol (1, 4) nur ein

Tribenzolderivat möglich ist, da sich beim Eintritt des dritten

Bromatoms an Stelle eines der vier Wasserstoffatome immer ein- und

dieselbe Verbindung ergibt. Dagegen sind, wie das Schema erkennen

läßt, für das Metadibrombenzol (1, 3-Stellung) drei isomere

Trisubstitutionsprodukte möglich. Für die Orthoverbindung (1,

2-Stellung) ergeben sich, wie leicht ersichtlich, zwei Möglichkeiten.

Die experimentelle Lösung der Aufgabe bestand also darin, für jedes

Disubstitutionsprodukt zu untersuchen, wieviel Trisubstitutionsprodukte

sich aus ihm ableiten lassen. Ergab z. B. eins der Dibrombenzole bei

der Einführung eines dritten Bromatoms oder auch der Nitrogruppe

drei einander isomere Derivate, so war damit erwiesen, dass die

beiden Bromatome sich in der Metastellung (1, 3) befinden oder durch

ein Wasserstoffatom getrennt sind. Dasjenige Dibrombenzol, für das

nur zwei Triderivate existieren, war offenbar das Orthobrombenzol

(1, 2-Stellung). Ein Dibrombenzol endlich, aus dem sich nur ein

Tribrombenzol darstellen läßt, mußte das Paradibrombenzol sein und zwei

Atome oder Atomgruppen in der 1, 4-Stellung enthalten.

Damit war man der Aufgabe, in den inneren Bau der Moleküle

einzudringen, einen wesentlichen Schritt näher gekommen, während es

noch kurz vor *Kekulé* und *Körner* für unmöglich gehalten wurde, die

gegenseitige Stellung der Atome in den Molekülen anzugeben.

Mit dem naheliegenden Gedanken, ob die geschlossene Kohlenstoffkette,

wie sie sich am Benzol und seinen Derivaten verwirklicht findet,

die einzige Art von zyklischer Bindung ist, hat sich gleichfalls

zuerst *Körner* beschäftigt. Auf ihn ist nämlich die Vorstellung

zurückzuführen, daß man es in dem Pyridin[435], dem Stammkörper

zahlreicher Pflanzenalkaloide, mit einer dem Benzol in seiner

Konstitution sehr ähnlichen Verbindung zu tun habe. Das Pyridin

ist nach *Körner*[436] ein Benzol, in dem eine CH-Gruppe durch den

dreiwertigen Stickstoff ersetzt ist. Die Analogie ergibt sich am

deutlichsten durch eine Gegenüberstellung der Formeln:

H H

C C

/ \\ / \\

HC CH HC CH

|| | || |

HC CH HC CH

\ // \ //

C N

H

C_{6}H_{6} = Benzol. C_{5}H_{5}N = Pyridin.

Verbindungen von der Art des Pyridins, bei denen sich an der Bildung

des Ringes nicht ausschließlich Kohlenstoffatome, sondern die Atome

verschiedener Elemente beteiligen, hat man als heterozyklische

Verbindungen den eigentlichen Benzolderivaten (auch karbozyklische

Verbindungen genannt) gegenübergestellt. Später wurden auch Ringe

bekannt, die nur aus Stickstoff (azozyklische Verbindungen) oder aus

Kohlenstoff und Schwefel (Thiophen) bestehen. Eine neue Erweiterung

erfuhr das Gebiet der zyklischen Verbindungen, als man die

Aneinanderlagerung von Ringen kennen lernte. Eins der ersten Beispiele

bot das Naphtalin (C_{10}H_{8}) dar, das, wie *Graebe* 1866 zeigte,

gleichsam einen doppelten, aus zwei Benzolkernen zusammengeschweißten

Ring darstellt:

H H

C C

//\ / \\

HC C CH

| || |

HC C CH

\\/ \ //

C C

H H

Eine ähnliche Konstitution wurde für das gleichfalls in dem

Steinkohlenteer, im Knochenöl und als Zersetzungsprodukt der Alkaloide

vorkommende Chinolin nachgewiesen. Es steht, wie eine Gegenüberstellung

der Formeln erläutert, in derselben Beziehung zum Naphtalin wie das

Pyridin zum Benzol:

H H H H

C C C C

//\ / \\ //\ / \\

HC C CH HC C CH

| || | | || |

HC C CH HC C CH

\\/ \ // \\/ \ //

C C C N

H H H

Die Naturwissenschaften in ihrer Entwicklung und in ihrem Zusammenhange, IV. Band Das Emporblühen der modernen Naturwissenschaften seit der Entdeckung des Energieprinzips · 第 42 / 171 题