Hermann Staudinger wurde 1881 in Worms geboren, wuchs dort auf und ging dort auch zur Schule. Auf Wunsch seines Vaters absolvierte er eine Tischler- und Schreinerlehre. Nach Abschluss der Lehre schrieb er sich für Botanik an der Universität in Halle an der Saale ein und wechselte bald darauf nach Darmstadt und ins Studienfach Chemie. Promoviert wurde er 1903 in Halle. Seine Folgezeit verbrachte Staudinger als Assistent bei Professor Thiele in Straßburg, wo ihm 1905 auch die erste Entdeckung der Ketene gelang. 1907 habilitierte er über das Thema der Ketene und erhielt im selben Jahr eine Professur an der Technischen Hochschule in Karlsruhe, wo er sich der Polymerforschung zuwandte und einen neuen und einfachen Syntheseweg zur Herstellung von Butadien und Isopren fand - den Ausgangsprodukten für die Darstellung von Synthesekautschuk^[2-5].

Die darauf folgende Berufung als Professor an die ETH Zürich als Nachfolger von Richard Willstätter kam 1912. Während seiner Zeit in Zürich stellte er einen künstlichen Pfeffer her (der nach seiner Aussage zwar besser, aber erheblich teurer gewesen wäre als Naturpfeffer^[5]), analysierte das Kaffeearoma und befasste sich mit den Pyrethrinen, die als Insektenvertilgungsmittel Anwendung fanden.

Staudinger veröffentlichte 1920 das "makromolekulare Manifest", das als Basis der Kunststoffchemie angesehen wird, jedoch von der Mehrzahl der damaligen Chemiker abgelehnt wurde. Trotzdem hielt er an der Existenz der von ihm postulierten "Riesenmoleküle" fest. 1921 konnte er hochmolekularen Kautschuk darstellen, der aus mehreren Millionen Atomen zusammengesetzt war. Die Struktur und der analytische Nachweis der Kunststoffe war zu dieser Zeit jedoch noch unklar^{[3, 5, 7]}.

1926 wechselte er an die Universität nach Freiburg im Breisgau, wo er 1940 das Institut für makromolekulare Chemie eröffnete. Er emeritierte 1951, leitete aber das von ihm gegründete Institut noch bis 1956. Für seine Arbeiten auf dem Gebiet der makromolekularen Chemie erhielt er 1953 den Nobelpreis für Chemie; darüber hinaus erhielt er noch zahlreiche weitere Preise und Auszeichnungen^[2-5].
Staudinger hat während seiner gesamten aktiven Zeit als Forscher zahlreiche Patente in unterschiedlichen Gebieten angemeldet.

Herstellung von synthetischem Pfeffer als Pfefferersatz

Zahlreiche Forscher beschäftigten sich seit langem mit der Frage der Inhaltsstoffe von natürlichen Pflanzen, insbesondere auch von Gewürzen. Aufgrund der Erfahrungen in Notzeiten und den einhergehenden Problemen mit dem Import von Gewürzen versuchten die Wissenschaftler, Ersatzstoffe für wichtige Importwaren herzustellen. Seit längerem bekannt war, dass einer der wichtigsten Inhaltsstoffe von Pfeffer das Piperin ist (Figur 1a), das cirka 6-10% der Masse ausmacht. Aufgrund der aufwändigen Synthese des Piperins, das damals teure Ausgangsstoffe verlangte, untersuchten Staudinger und sein Mitarbeiter den Einfluss und den Zusammenhang der Konstitution auf den Pfeffergeschmack und die Schärfe.

Als Ergebnis erhielten sie, dass unter anderem die Säurederivate der Phenylpentandiensäure (Cinnamenylacrylsäure), Phenylpentendiensäure (Dihydrocinnamenylacrylsäure) und der Phenylpentansäure δ-Phenylvaleriansäure) mit dem Piperidin (Figur 1b) und dessen Methylderivaten, den Pipecolinen (Figur 1c) Verbindungen ergaben, die einen pfefferähnlichen Geschmack und eine entsprechende Schärfe aufwiesen.

Eine weitere wichtige Erkenntnis war, dass die Schärfe und der Geschmack davon abzuhängen scheinen, wie die molekulare Verteilung der Stoffe im Trägermaterial vorliegt. So haben das Piperin und die entsprechenden synthetisierten Derivate als kristalline Verbindungen keine ausgewiesene Schärfe. Daher wurden die Stoffe in einem Dispersionsmittel durch Mahlen fein dispergiert, dadurch konnte eine ausreichende Schärfe erreicht werden^[8]. Bei den Anmeldungen zum Patent DE 384 295 A wurden auch die Vorgaben des Reichsgesundheitsamts berücksichtigt, die nur Trägermaterialien (Verdünnungsmittel) erlaubten, die auch sonst als Lebensmittel anzusehen waren^[9].

Erwähnenswert ist noch, dass die wissenschaftlichen Publikationen zu diesen Untersuchungen erst einige Jahre nach der Patentanmeldung getätigt wurde^[8].

Kautschuk

Zu Beginn der 1920er Jahre wurden die Begriffe Polymer und Polymerisation bereits verwendet, jedoch ohne einen Bezug zum tatsächlichen Molekülaufbau zu kennen. Daher untersuchte Staudinger unter anderem Kautschuk, das damals gängigste Polymer. Der verwendete Kautschuk war durchweg natürlichen Ursprungs. Aufgrund der Entdeckung der Vulkanisation von Charles Goodyear 1839 stieg der Verbrauch an Kautschuk sprunghaft an.

Durch die Arbeiten zur Aufklärung der Struktur an Kautschuk und anderen hochmolekularen Verbindungen erhielt Staudinger aus Naturkautschuk durch Hydrierung mit Katalysatoren bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck den sogenannten Hydrokautschuk. Das Ergebnis dieses Versuchs stützte seine postulierte Kettenstruktur der Polymere mit kovalenten Bindungen^[10].
Da aufgrund der abgesättigten Doppelbindungen im Hydrokautschuk die Verbindung im Gegensatz zum unhydrierten Naturprodukt relativ reaktionsbeständig war und Staudinger eine mögliche wirtschaftliche Verwertung sah, meldete er über die Verfahren zur Herstellung von hydriertem Kautschuk mehrere Patente an ( DE 415 871 A und CH 120 531 A ).

Allerdings wurde die von Staudinger postulierte Konstitution von Kautschuk und anderen Polymeren als lineare Makromoleküle in Wissenschaftskreisen lange Zeit nicht anerkannt^{[11, 12]}. So blieben auch die Arbeiten von Samuel S. Prickles (1878-1962) zur Konstitution von Kautschuk im Jahr 1910 weitgehend unerwähnt^[13].

Patentdokumente zu Hermann Staudinger

Publikationsnummer	Jahr	Titel
DE 257 640 A	1910	Verfahren zur Darstellung von Isopren aus Terpenkohlenwasserstoffen
DE 362 538 A	1916	Verfahren zur Darstellung von Malonsäure
DE 384 295 A	1916	Verfahren zur Herstellung von Pfefferersatz
CH 92 578 A	1920	Verfahren zur Darstellung eines in Wasser leicht löslichen Barbitursäurederivates
CH 92 688 A	1920	Verfahren zur Herstellung einer heterocyclischen Verbindung der Naphtalinreihe
DE 404 174 A	1922	Verfahren zur Darstellung von ungesättigten Derivaten des Cyanamids
DE 415 871 A	1922	Verfahren zur Herstellung von hydriertem Kautschuk
CH 100 199 A	1922	Verfahren zur Darstellung von Sprengmitteln
CH 100 200 A	1922	Verfahren zur Initialzündung von Sprengstoffen
US 1 461 435 A	1922	Indigoidic dyestuffs and process of making same
CH 104 101 A	1923	Verfahren zur Darstellung von Diallylcyanamid
US 1 586 013 A	1923	Thionaphthisatins and the process of making same
CH 111 238 A	1924	Verfahren zur Darstellung eines Esters des N-Phenyläthyl-2,6-dimethyl-4-oxypiperidins
DE 457 266 A	1925	Verfahren zur Gewinnung der Aromastoffe aus geröstetem Kaffee
DE 489 613 A	1925	Verfahren zur Herstellung eines Produktes, welches für die Aromatisierung von Nahrungs- und Genussmitteln, insbesondere von Kaffeesurrogaten, bestimmt ist
CH 119 027 A	1925	Verfahren zur Mastizierung von Kautschuk
CH 120 531 A	1925	Verfahren zur Darstellung von Hydro-Cyclokautschuk
CH 121 817 A	1926	Verfahren zur Darstellung eines Hydrierungsproduktes aus Polyinden
DE 504 215 A	1926	Verfahren zur Darstellung von hydrierten Polystyrolen und Polyindenen
DE 484 244 A	1926	Verfahren zur Herstellung von Furfurylmercaptan
DE 610 478 A	1933	Verfahren zur Darstellung von unlöslichem Polystyrol

Quellen:

^[1] http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Hermann_Staudinger_ETH-Bib_Portr_14419-3.jpg&filetimestamp=20110621140813 [recherchiert am 30.07.2012]

^[2] http://de.wikipedia.org/wiki/Hermann_Staudinger [recherchiert am 30.07.2012]

^[3] "Hermann Staudinger - Biography". Nobelprize.org. 30.07.2012 http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1953/staudinger.html [recherchiert am 30.07.2012]

^[4] http://www.k-online.de/cipp/md_k/custom/pub/content,oid,35205/lang,1/ticket,g_u_e_s_t/~/Mannhaft_gegen_den_Mainstream_Das_Leben_des_Hermann_Staudinger.html [recherchiert am 13.06.2012]

^[5] http://www.k-online.de/cipp/md_k/custom/pub/content,oid,36598/lang,1/ticket,g_u_e_s_t/~/Das_Leben_des_Hermann_Staudinger_Teil_2_Die_Jahre_1920-1932.html [recherchiert am 13.06.2012]

^[6] Personalien - Hermann Staudinger. Der Spiegel, Ausgabe vom 16.12.1953. Online, URL: http://www.spiegel.de/spiegel/print/d-25658143.html [recherchiert am 30.07.2012]

^[7] STAUDINGER, H.: Über Polymerisation. In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series), Vol. 53, No. 6, 1920, S. 1073-1085

^[8] STAUDINGER, H. und SCHNEIDER, H.: Über den Zusammenhang zwischen Konstitution und Pfeffer-Geschmack (1. Mitteilung). In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series), Vol. 56, No. 3, 1923, S. 699-711

^[9] VAUPEL, E.: Ersatzgewürze: Hermann Staudinger und der Kunstpfeffer. In: Chemie in unserer Zeit, Vol. 44, No. 6, 2010, S. 396-412

^[10] STAUDINGER, H.; FRITSCHI, J.: Über Isopren und Kautschuk. 5. Mitteilung. Über die Hydrierung des Kautschuks und über seine Konstitution. In: Helvetica Chimica Acta, Vol. 5, No. 5, 1922, S. 785-806

^[11] PRIESNER, C.: Zur Geschichte der makromolekularen Chemie. In: Chemie in unserer Zeit, Vol. 13, No. 2, 1979, S. 43-50

^[12] MÜLHAUPT, R.: Hermann Staudinger und der Ursprung der Makromolekularen Chemie. In: Angewandte Chemie, Vol. 116, 2004, S. 1072-1080

^[13] PRICKLES, S. S.: LXXXIX. - The Constitution and Synthesis of Caoutchouc. In: J. Chem. Soc. Vol. 97, 1910, S. 1085-1090

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