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Pharmazie erfand Chemie - und wie geht es weiter?
Festvorträge zur 60-Jahr-Feier des Instituts Dr. Flad
CLB (Chemie - Leben - Biotechnik), Ausgabe Oktober 2011
Mit einem Festabend am 30. September und einem Festkolloquium am Samstag, den 1. Oktober feierte das Institut Dr. Flad in Stuttgart sein 60jähriges Bestehen. In dieser Zeit durchliefen etwa 7.000 Schüler die Ausbildungen dort, vermittelt von 350 Lehrern. Und es entstanden 200 "Flad-Ehen", wie der Sohn des Gründers Dr. Manfred Flad, Wolfgang Flad, den Zuhörern des Festabends schmunzelnd entgegenbrachte. Davon abgesehen: auf die familiäre Atmosphäre ist man am Institut Flad stolz. Dies sei auch dem Blick auf Qualität geschuldet, nicht auf Quantität. Nach relativ schnellem Wachstum in den Anfangsjahren des Instituts von 30 auf 350 Schüler hielte man jetzt diese Zahl zu Gunsten einer profunden Ausbildung konstant (siehe dazu auch den Artikel in CLB 08-2006 "Bald 55 Jahre Institut Dr. Flad in Stuttgart: Noch kein Unterrichtsausfall"). Dennoch forderte Wolfgang Flad einen größeren Anteil an Privatschulen in Deutschland; das Land sei mit sieben Prozent EU-Schlusslicht. In den Niederlanden etwa betrage der Privatschulenanteil 70 Prozent.
Von Rolf Kickuth
Dem Leitgedanken des Instituts "Wer nur die Chemie versteht, versteht auch die nicht recht", geprägt vom Physiker und Schriftsteller Georg Christoph Lichtenberg (1742 - 1799), folgte der erste Festredner des Kolloquiums am Samstag: Prof. Dr. Christoph Friedrich vom Institut für Geschichte der Pharmazie, Philipps-Universität Marburg sprach über das Thema "Apotheker als Wegbereiter der Chemie".
Apotheker als Wegbereiter der Chemie.
Als ersten Vertreter dafür käme Carl Wilhelm Scheele in Betracht. Er lebte von 1742 bis 1786. Der deutsch-schwedische Apotheker machte alle chemischen Untersuchungen im Apothekenlabor. Seine Verdienste liegen allerdings eindeutig auf dem Gebiet der Chemie. Man schätzt, dass Scheele zwischen 15.000 und 20.000 chemische Experimente ausgeführt hat. Insgesamt hätten Apotheker nicht nur auf chemischem Gebiet experimentiert und Entdeckungen gemacht, so der Vortragende, sondern seien Wegbereiter der Wissenschaft Chemie gewesen. Dies sei vorangetrieben worden durch
- praktische Apotheker, die chemisch arbeiteten;
- Apotheker, die auf Lehrstühle der Chemie und Pharmazie berufen wurden, und schließlich durch
- Hochschullehrer für Pharmazie, die Beiträge zur Entwicklung der Chemie lieferten.
Praktische Apotheker im Mittelalter - mit Impulsen für Chemie
Hauptaufgaben des Apothekers im Mittelalter waren, Arzneimittel auf chemischem oder chemisch/physikalischem Wege herzustellen, zu lagern und ihre Qualität zu sichern. Damit sei die Apotheke ein Raum praktischer chemischer Tätigkeit geworden. Vor Scheele erkannte bei solchen Tätigkeiten bereits der Berliner Hofapotheker Caspar Neumann (1683-1737) den Säurecharakter der Bernsteinsäure. Scheele selbst entdeckte weitere Säuren: Oxalsäure (die er noch "Zuckersäure" nannte), Zitronensäure, Apfelsäure, Milchsäure, Benzoesäure, Gallussäure, Schleimsäure, Harnsäure - und bereitete sogar aus Flussspat die Flusssäure zu. Er entdeckte Chlor, Stickstoff, Barium, Molybdän und Wolfram (siehe dazu auch den Artikel über seltene Metalle, Teil 3: Molybdän und Wolfram in dieser CLB), erkannte salpetrige Säure, Blausäure und Schwefelwasserstoff und entdeckte Kupferarsenit, das auch "Schelles Grün" genannt wird. Seine wichtigste Entdeckung jedoch ist die des Sauerstoffs. Scheeles Arbeiten erlaubten so dem französischen "Hobbychemiker" Lavoisier (1743-1794), die Phlogistontheorie zu widerlegen. Phlogiston ist eine hypothetische Substanz, von der man im späten 17. und 18. Jahrhundert vermutete, dass sie allen brennbaren Körpern bei der Verbrennung entweicht sowie bei Erwärmung in sie eindringt.
Ein weiterer Apotheker mit großem Einfluss auf die Chemie sei Johann Christian Wiegleb (1732-1800) gewesen (siehe CLB 11/12-2007: Pharmazeut, Chemiker, Chemiehistoriker - Johann C. Wiegleb aus Zangensalza). 1779 gründete er ein erstes pharmazeutisches Privatinstitut, übrigens als als "chemische Pensionsanstalt", zur Ausbildung von Apothekergehilfen - was man in dem Privatinstitut Dr. Flad mit Interesse aufnahm... Schon damals fand man die Einheit von theoretischem Unterricht und praktischen Übungen im Labor, eine Unterrichtsmethode für Chemiker, die Justus von Liebig (18031873) fortführte. Bis 1797 sind insgesamt 52 Publikationen von Wiegleb nachweisbar. Die Arbeiten beschäftigen sich mit "aus Knochen gezogener Phosphorsäure", Schwerspat, Pechstein, Platin, Asbest, Speckstein, Feldspat, Hornstein und Glaubersalz. Wieglebs Motto, der allerdings noch die Phlogistontheorie vertrat, war: Zweifel ist der Anfang der Wissenschaft; wer an nichts zweifelt, prüft nichts, und wer nichts prüft, entdeckt nichts, wer nichts entdeckt ist blind und muss blind bleiben.
Apotheker als Professoren der Chemie und Pharmazie
Als wichtigen Pharmazie- und Chemieprofessor nannte Christoph Friedrich Johann Bartholomäus Trommsdorff (1770-1837) aus Erfurt. Er hatte keine wissenschaftliche Ausbildung, sondern übernahm nach dem Tode seines Stiefvaters 1789 die Erfurter Schwan-Apotheke. Sein Ziel war es, die Pharmazie aus ihrer handwerklichen Beschränktheit zu befreien und zu einer "wissenschaflichen Kunst" zu entwickeln. Besondere Verdienste liegen in Trommsdorffs modernem Ausbildungskonzept für Pharmazeuten, dessen Ziel es war, das wissenschaftliche Niveau der praktischen Pharmazie zu heben. 1795 gründete er deshalb die "Chemisch-physikalisch-pharmaceutische Pensionsanstalt für Jünglinge", an der angehende Apotheker in Physik, Chemie und Pharmazie ausgebildet wurden. Damit kann er als Wegbereiter des akademischen pharmazeutischen Studiums bezeichnet werden. Als er 1828 das Institut aus gesundheitlichen Gründen schloss, hatten es über 300 Schüler erfolgreich absolviert, Apothekergehilfen, aber auch Praktiker aus der Fabrikation, Gerberei oder Färberei. Er gründete 1793 das "Journal der Pharmacie für Aerzte und Apotheker", schrieb 34 Bücher, verfasste über 500 Zeitschriftenartikel.
Laut Friedrich besaß auch Johann Friedrich August Göttling (1753-1809) beträchtlichen Einfluss auf die Chemie. Er erhielt eine Ausbildung bei Wiegleb. 1789 ernannte ihn Goethe zum außerordentlichen Professor für Philosophie mit Lehrauftrag für Chemie an der Universität Jena.
Unter anderem regte Göttlings "Probircabinett" zahlreiche Chemieinteressierte zum Experimentiren an. Das dazugehörige Anleitungsbuch von 1790 "Vollständiges chemisches Probir-Cabinet zum Handgebrauche für Scheidekünstler, Aerzte, Mineralogen, Metallurgen, Technologen, Fabrikanten, Oekonomen und Naturliebhaber" gilt heute als das erste Hochschullehrbuch für Analytische Chemie. Göttling setzte sich - mit Hilfe Goethes - konsequent für den akademischen Chemie-Unterricht ein und befreite die Chemie somit aus ihrer bisherigen Rolle als "Dienerin von Pharmazeutik und Medizin". Er betrieb ein privates Lehrinstitut - und regte Goethe durch den chemischen Begriff "Wahlverwandschaft" zu seinem gleichnamigen Roman an. In der Chemie der damaligen Zeit beschrieb Wahlverwandschaft das anziehende und abstoßende Verhalten von Naturelementen.
Ein weiterer für die Chemie wichtiger Pharmazeut war Heinrich Wilhelm Ferdinand Wackenroder (1798-1854). Er war ab 1828 Professor für Pharmazie in Jena, isolierte 1831 aus der Mohrrübe das Carotin. 1845 entdeckte er die Wackenrodersche Flüssigkeit, die Pentathionsäure.
Auch ein Schüler Trommsdorffs (s.o.) brachte die Chemie voran, Johann Andreas Buchner (1783-1852). Bereits 1809 entdeckte Buchner im Tegernseer Erdöl das Paraffin. 1828 isolierte Buchner aus der Weidenrinde das Salicin, ein ß-Glukosid aus dem Aglykon Saligenin (Salicylalkohol). Er entdeckte Solanin in Kartoffeln, Nikotin im Tabaksamen, Berberin in der Berberiswurzel und Aesculin in der Eichenrinde. Zudem führte er chemische Analysen von Mineralwässern durch. In seinem "Vollständigen Inbegriff der Pharmazie" widmete er den Grundwissenschaften der Pharmazie Bände: neben Physik, Naturgeschichte, Toxikologie eben auch der Chemie.
Der Marburger Pharmazie-Historiker nannte in seinem Vortrag als aus dem Apothekerstand hervorgegangene Chemieprofessoren Martin Heinrich Klaproth (1743-1817), der Uran, Zirkon und Cer entdeckte, Johann Wolfgang Döbereiner (1780-1849; siehe dazu CLB 2001, Seiten M38-M39, Berzelius und Döbereiner als Wegbereiter für das Periodensystem) sowie Heinrich Rose (1795-1864). Er entdeckte Niob und klärte die Zusammensetzung zahlreicher Mineralien auf, verfasste auch das "Handbuch der analytischen Chemie".
Beiträge zur theoretischen und methodischen Entwicklung der Chemie von Hochschullehrern der Pharmazie
Laut Friedrich ergab sich Ende des 19. Jahrhunderts die Trennung von Pharmazie und Chemie. Dennoch seien weiter wichtige Impulse für die Chemie von der Pharmazie ausgegangen, so etwa von Friedrich Mohr (1806-1879). Der Duzfreund von Liebig erfand die Mohrsche Waage sowie die Mohrsche Quetschhahnbürette und einen praktischen Korkbohrer. Sein "Lehrbuch der chemisch-analytischen Titrirmethode" (zwei Teile, 1855 und 1856) forderte genaue und handliche Messinstrumente. Er führte eine exakte Methodik in der Analyse ein.
Weiter wurde Ernst Beckmann (1853-1923) genannt, der bei Remigius Fresenius studierte. Er entdeckte u.a. die Umwandlung des Benzophenonoxims in isomeres Benzanilid ("Beckmann-Umlagerung"). Sie wird heute noch in der chemischen Industrie zur Herstellung von e-Caprolactam aus Cyclohexanonoxim im Zuge der Herstellung von Perlon angewendet.
Auch Carl Mannich (1877-1947) gehört in diese Reihe der Pharmazieprofessoren. Er war außerordentlicher Professor in Göttingen und Frankfurt, wurde 1927 Ordinarius für pharmazeutische Chemie in Berlin. 1912 fand er eine spezielle Form der Aminoalkylierung, die nach ihm benannte Mannich-Reaktion. Bei ihr findet eine Aminoalkylierung von CH-aciden Verbindungen mit einem Aldehyd und Ammoniak beziehungsweise einem primären oder sekundären Amin statt. Die Mannich-Reaktion findet Anwendung in der Synthese von Naturstoffen, wie beispielsweise Peptid-Nukleosid-Antibiotika und Alkaloiden. Weitere Anwendungsbereiche sind der Pflanzenschutz sowie die Lack- und Polymerchemie.
Fazit: Pharma führte zur Chemie - die verbessert Pharma
Christoph Friedrich resümierte, dass praktische Apotheker im 18. und 19. Jahrhundert eine Vielzahl chemischer Entdeckungen machten. Die bedeutendste sei davon die des Sauerstoffs gewesen. Aus dem Apothekerberuf hervorgegangene Professoren hätten Anteil an der Entstehung der Disziplin Chemie sowie an der Ausarbeitung des Chemiestudiums gehabt, die "chemische Revolution" insgesamt vorangetrieben. Auch im ausgehenden 19. und 20. Jahrhundert hätten pharmazeutische Hochschullehrer der Chemie noch wichtige Anregungen gegeben. Heute profitierten die Apotheker von neuen Erkenntnissen der Chemie, die ihre Wege in die angewandte Pharmazie fänden.
Die Zukunft der Chemie
Die Chemie hat sich zu einem beträchtlichen Teil aus der Pharmazie heraus entwickelt. Nun steuert sie jedoch in nahezu jeden Lebensbereich ihren Beitrag bei, zur Medizin, Werkstofftechnik, Elektronik, Fahrzeugentwicklung, Umwelt-und Energietechnik. Die weitere Entwicklung hängt daher von vielen Faktoren ab. Dies machte der Präsident der GDCh und frühere Evonik-Forschungsmanager Prof. Dr. Michael Dröscher deutlich. Er zeigte in seinem Festvortrag die Makrotrends der künftigen Weltgesellschaft auf - und beleuchtete auch die Rolle Deutschlands, die wesentlich von seiner Forschungsstärke und damit auch von seiner Ausbildungsfähigkeit abhängt. Da gibt es seinen Ausführungen entsprechend jedoch Rückständigkeiten und Engstellen, die zukünftig die Wettbewerbsfähigkeit gefährden.
So sieht Dröscher zwar die Ausgaben der chemisch/pharmazeutischen Industrie mit ca. zehn Milliarden Euro in diesem Jahr - davon etwa 60 Prozent im Bereich Pharma - erfreulich positiv, ebenso auch den Anteil von etwas mehr als neun Prozent F&E-Mitarbeitern an der Gesamtzahl der Beschäftigten in jenen Industriebereichen. Deutschland erarbeite rund ein Achtel der Forschung im Bereich Chemie/Pharma der 34 OECD-Mitgliedsstaaten (OECD = Organisation for Economic Co-operation and Development).
Er weist aber darauf hin, dass die Bedeutung der Akademiker zunimmt. Zwar sei die Zahl der Studienanfänger in Chemie, die in den 90er Jahren zwischen 3.000 und 4.000 pro Jahr lag, seit 2000 auf meist über 5.000 jährlich gestiegen. Die deutsche Chemieindustrie hätte jedoch eine hohe Innovationsorientierung; nach den USA und Japan sei Deutschland der drittgrößte Chemie-Innovationsstandort. Zudem zähle Deutschland zu den führenden Exportnationen forschungsintensiver Chemiewaren. Andererseits: Ingenieure und Naturwissenschaftler seien in Deutschland rar. Das EU-Lissabon-Ziel, den Anteil der Forschung und Entwicklung auf drei Prozent des Bruttoinlandsproduktes zu steigern, ist in Deutschland mit seiner Steigerung auf 2,7 Prozent (2008) noch nicht gelungen, anders als etwa in Schweden mit 3,8 bzw. Japan und Korea mit jeweils 3,4 Prozent. Nur wenig tröstlich: Der OECD-Schnitt liegt mit 2,3 Prozent unter dem deutschen.
Mehr Ausbildung in Naturwissenschaft und Technik
Ob in diesem Zusammenhang die Anstrengungen Deutschlands in naturwissenschaftlich-technischer Ausbildung ausreichten bezweifelte Dröscher jedoch. Die Bildungsausgaben in Deutschland stagnierten. Das Ausbildungsniveau weltweit steige - nur nicht in Deutschland. Auch wenn Dröscher die Statistik der OECD dahingehend relativierte, dass "die einen Bachelor einem Gesellen im Friseurhandwerk gleichstellen", so blieb sein Grundtenor mahnend für eine bessere naturwissenschaftlich-technische Ausbildung. Schlusslicht sei Deutschland etwa bei der Zahl der privaten Bildungsinstitute, die einen wichtigen Qualitätsfaktor darstellten. Hier werde international viel mehr in Elitemaßstäben gedacht. Ebenso sei es von großer Bedeutung, interdisziplinär zu arbeiten und langfristig, auf Nachhaltigkeit ausgerichtet zu denken - Wasser auf die Mühlen des Instituts Dr. Flad, das seine Ausbildungen schon lange dementsprechend ausrichtet.
Macrotrends
Dröscher gab ein Beispiel für die Notwendigkeit, möglichst weit in die Zukunft zu blicken: Werden neue Werkstoffe entwickelt, dauere es durchaus auch 15 Jahre, ehe diese ihren Einsatz in Produkten fänden, etwa in neuen Autos. Und noch etwas sei sehr wichtig: Das Bewusstsein der Menschen auf die Akzeptanz von Innovationen hin zu lenken.
Um sich ansatzweise eine Vorstellung von der Zukunft machen zu können stellte Dröscher verschiedene Macrotrends vor. Unerwartete Ereignisse lassen sich per Definitionem nicht voraussagen, aber einen deutlichen Trend stellt beispielsweise der hin zur Globalisierung dar. Auch demographische Entwicklungen und das Verhalten von Konsumenten lässt sich längerfristig prognostizieren. Zudem gibt es Ausblicke auf natürliche Ressourcen und Entwicklungen unserer Umwelt, die bei allen Unsicherheiten doch Trends aufweisen. Auch gesetzgeberische und andere regulierende Maßnahmen haben oft einen langfristigen Charakter. Einzelne Beispiele dazu stellte Dröscher vor.
Eine Konsequenz daraus etwa: In einem globalisierten Produktions- und Handelsraum muss ein Chemiker und CTA nicht nur Technologien, sondern Kulturen verstehen, damit er die richtigen Produkte in die jeweiligen Märkte bringen kann. Wie fühlt sich für welche Kultur ein Kunststoff an kann schon von entscheidender Bedeutung für den Erfolg des entsprechenden Produktes sein. "Keiner weiß wirklich, wie die Zukunft sich entwickeln wird, aber es kommt darauf an, richtig vorbereitet zu sein", so Dröscher. Das treffe natürlich auch auf das Institut Dr. Flad zu, schloss Wolfgang Flad in seinen Dankworten an die Vortragenden des Festkolloquiums. Allerdings habe man den Grundstein für eine positive Weiterentwicklung dadurch gelegt, dass die Nachfolgeregelung mit Dr. Ulrike Flad und ihrem Mann Dominik Blosat getroffen worden sei.
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