18. June 05.

Sehr verehrter Herr Professor van’t Hoff!

Da es mir in Karlsruhe leider nicht, wie ich gehofft hatte, vergönnt war, Ihnen von einem mich zur Zeit lebhaft beschäftigenden Problem zu erzählen u. Sie um Rat zu bitten, wie in alter Zeit, so möchte ich mir dies heute auf brieflichen Wegen gestatten.

Um die Analyse zwischen Katalysoren u. Fermenten bis zu der Specifität fuer optisch aktive Isometrie zu verfolgen, suche ich schon lange nach einem passenden Beispiele in welchem ein optisch aktive Katalysator auf optisch aktive Systeme oder racemische Systeme einwirkt. Ich erwarte dabei dieselben Verhältnisse wie sie E. Fischer u. A. fuer Enzymwirkung auf racemische Gemische oder die Alkoholglykoside, Polypeptide etc. gefunden hat.

Namentlich, wenn Zwischenverbindungen zwischen Katalysator u. Substrat während der Reaktion existieren, ist nach dem Prinzip der Markwald-Popseschen Arbeiten eine

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verschiedene katalytische Wirkung z.B. eines d-aktiven Katalysator auf die Reaction eines l-Stoffes oder d-Stoffes zu erwarten.

Ich fing mit der einfachsten Katalyse, nämlich der Wirkung des Lösungsmittels auf die Geschwindigkeit der Reaction eines optisch aktiven Körpers und wählte dazu die Reaction der Camphorcarbonsäure, welche zerfällt (in Lösungen) nach der Reaction

C10H16OCO2 (Camphorcarbon) = C10H16O (Camphor) + CO2

Ich sagte mir, dass wahrscheinlich d-Camphorcarbonsäure eine andere Zerfallgeschwindigkeit in einem optisch aktiven Medium wie z.B. d-Limonen zeigen werde, als l-Camphorcarbonsäure, während gleiche Zersetzungsgeschwindigkeit besitzen müssen.

Ich habe diese Versuche mit Herrn Balcom ausgeführt u. gefunden, dass innerhalb der Versuchsfehler d-n l-Camphorcarbonsäure in d.Limonen (und auch in l-Limonen) dieselbe Zerfallgeschwindigkeit besitzen. Dieser Fall ist also zur Behandlung des genannten Prinzipes nicht brauchbar, wenigstens nicht in Limonen als Lösungsmittel, welches wahrscheinlich eine zu kleine „Complexkonstante“ mit der gelösten Camphorcarbon besitzt.

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Vielleicht hatte Nicotin als Lösungsmittel an Stelle des Limonens zu besseren Unterschieden geführt, doch wäre dieser Fall im Grunde nur das Markwald’sche Prinzip und nicht eigentlich neu. Letzteres Prinzip ist aber bei Annahme einer Verbindung zwischen Lösungsmittel u. gelöstem der äusserste Grenzfall des meinigen bei Katalyse mit Zwischenverbindung.

Ich will es jetzt einmal mit der Markwaldschen Acetylmethylmalonsäure im optisch aktiven Lösungsmittel versuchen.

Zweck dieser Zeilen ist aber die Anfrage ob Sie mir aus Ihrer reichen Erfahrung nicht einen besonders günstigen Fall der Katalyse eines optisch aktiven Systems durch einen optisch aktiven Katalysator, der gut kinetisch verfolgt werden kann, nennen könnten. Ich sehe eben daraufhin die Terpenchemie durch u. Racemisierungen.

Die katalytischen Wirkungen von Säuren u. Basen, auch wenn sie optisch aktiv wären, eignen sich aber wahrscheinlich nicht, weil bei ihnen nicht der optisch aktive Teil sondern wohl nur dass inaktive H resp. OH-Ion der katalytisch wirksame Teil ist.

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Immerhin aber wäre es mir von grossen Wert Meinung zu hören. Es fällt mir ferner auf, dass bisher (mit wenigen Ausnahmen) nichts gefunden wurde über Unterschiede zwischen d- u. l-Isomeren bezüglich ihres specifischen Drehungvermögen beim Auflösen in einem optisch aktiven Lösungsmittel. Falls Lösungsmittel u. Gelöstes sich verbinden, wenn auch nur zum Teil, müssten doch solche Unterschiede auftreten können. Vielleicht gehe ich auch hier experimentieren.

Meine Laboratoriumsabteilung ist übervoll besetzt u. bei der grossen Zahl von Herren die mit mir arbeiten, macht sich der Menge an Mittel doch stark fühlbar trotz des Wohles von Geheim Rat Curtius, der es aber auch nicht ändern kann, das ich z.B. für die Gewährung von 3000 Mark zur Apparatenbeschaffung ein Jahr bis zur Bewilligung durch den Landtag warten muss. Da haben es doch die Herren mit eigenem Etat besser. Ich versuche jetzt etwas über die Magmen in Borsäure u. LiO2-Schmier durch elektron. Messungen zu erfahren, beide aber dabei sehr diesem Mangel.

Ihr Urteil über die „adiabat. Reaktionskinetische“ wäre mir sehr wertvoll. Die ausführliche Arbeit des Herrn Experten kommt nun bald heraus. Es hat sich durch isotherme Versuchungen bestätigt, dass sogar die Geschwindigkeitskonstanten nun in ca. 3 Minuten adiabatisch rasantesten Reaktionen auf letzterem Wege mit dem Thermal(bad) genügend genau erhalten werden können u. erhalten worden sind.

Hoffentlich ist Ihnen der Bunsen-Congress trotz grossen Aussetzungen recht gut bekommen. Es grüsst Sie in alter Verehrung

Ihr ergeb. G. Bredig

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June 18, 1905

Dear Professor van’t Hoff,

Unfortunately, since I was not able to tell you about a problem that is currently bothering me and to ask for your advice in Karlsruhe, as I had hoped and like I did in the old days, I would like to take the liberty of writing to you today.

To follow the specific analysis between catalysts and ferments for optically active isometry, I have been looking for a suitable example in which an optically active catalyst acts on optically active systems or racemic systems for a long time. I expect to find the same conditions as E. Fischer and others found for enzyme action on racemic mixtures or alcohol glycosides, polypeptides, etc.

Namely, if intermediates between catalyst and substrate exist during the reaction, according to the main principle in the work of Markwald-Pope,

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principle a different catalytic effect is to be expected, for example the effect d-active catalyst on the reaction of a l-substance or d-substance.

I started with the simplest catalysis, namely the effect of the solvent on the rate of reaction of an optically active body, and chose the reaction of camphorcarboxylic acid, which decomposes (in solution) according to the following reaction:

C10H16OCO2 (camphor carbon) = C10H16O (camphor) + CO2

I told myself that d-camphorcarboxylic acid would probably show a different decomposition rate in an optically active agent, such as d-limonene in comparison to l-camphorcarboxylic acid, while having the same decomposition rate.

I conducted these experiments with Mr. Balcom and found that, within experimental error, d-n l-camphorcarboxylic acid in d.limonene (and also in l-limonene) has the same rate of decomposition. This case is therefore not useful for treating the principle mentioned, at least not in limonene as the solvent, which probably, together with the dissolved camphorcarbon, has a “complex constant” that is too small.

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Perhaps nicotine as a solvent instead of limonene had led to more optimal differences, but this case would basically only be Markwald’s principle and not really new. However, the latter principle, assuming a connection between the solvent and the dissolved substance, is my worst case in catalysis with an intermediate connection.

I want to try it now with Markwald's acetylmethylmalonic acid in an optically active solvent.

However, the purpose of this letter is to ask whether, based on your vast experience, you could name a particularly favorable case of catalysis of an optically active system by an optically active catalyst, which can be understood well kinetically. I could then just review terpene chemistry and racemizations.

The catalytic effects of acids and bases, even if they were optically active, are probably unsuitable, because the optically active part does not exist in them. Only the inactive H or OH ion exists in the catalytically active part.
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However, it would be of great value to me to hear your opinion.

It also strikes me that so far (with a few exceptions) nothing has been discovered regarding the differences between d- and l-isomers and their specific rotation ability when dissolved in an optically active solvent. If the solvent and solute are combined, even if only partially, such differences should be able to occur. Maybe I'll experiment here too.

My laboratory department is overcrowded. Moreover, the large number of gentlemen who work with me and the lack of funds are noticeable despite the good-will of Privy Councilor Curtius, who cannot change the fact that he must wait one year for the state parliament to approve the allocation of 3,000 Marks to purchase equipment. Gentlemen with their own budget have it better. I am now trying to learn something about magmas in boric acid and LiO2 smears with electronic measurements, but without much success due to the lack of funding.

Your opinion on “adiabatic reaction kinetics” would be very valuable to me. The detailed work of the experts will be published soon. It has been confirmed by isothermal experiments that even the rate constants can and have been obtained with sufficient accuracy in about 3 minutes of adiabatically rapid reactions in aforementioned way using the thermal (bath).

I hope you enjoyed the Bunsen Congress despite the long adjournment. I respectfully send you warm regards.

Yours sincerely,
G. Bredig