جایزه نوبل شیمی در سال 1905 به یوهان فردریش ویلهلم آدولف فون بایر “به پاس خدمات او در پیشرفت شیمی آلی و صنایع شیمیایی، از طریق کار او بر روی رنگ های آلی و ترکیبات هیدروآروماتیک” اهدا شد.
یکی از وظایف اصلی شیمی آلی، بررسی و بازتولید مصنوعی مواد شیمیایی حاوی کربن است که به هدایت فرآیندهای حیاتی در حیوانات و گیاهان کمک می کند. این نه تنها برای گسترش دانش در مورد پدیده های شیمیایی و بیولوژیکی، بلکه برای جستجوی راه هایی برای به کار بردن شیمی در زندگی روزمره مهم است. کشف و تکرار اسرار رنگارنگ طبیعت از طریق تجزیه و تحلیل شیمیایی و سنتز رنگ های طبیعی آن، موضوع اصلی کار آدولف فون بایر بود.
بایر با الهام از تئوری پیشگام مربی خود آگوست ککوله، که پیشنهاد می‌کرد می‌توان اتم‌های خاصی را به‌دلیل رفتارشان در واکنش‌های شیمیایی به موقعیت‌های صحیحشان در یک مولکول اختصاص داد، با دقت چنین واکنش‌هایی را برای فرمول‌بندی ساختار بسیاری از ترکیبات انجام داد. مهمترین آنها اشتقاق او از ساختار تقریبی نیل بود، رنگ آبی زیبا و متمایز که از گیاهی به همین نام برای استفاده در منسوجات و چاپ استخراج می شد. علاوه بر این، بایر مجموعه برجسته ای از رنگ ها، فتالئین ها را کشف کرد و ترکیب شیمیایی آنها را بررسی کرد. بایر با مطالعه ترکیب شیمیایی رنگ های فتالئین، نشان داد که چگونه همه آنها مشتقات یک ترکیب کربنی، تری فنیل متان هستند، و او نشان داد که چگونه تفاوت های جزئی در ساختار آنها می تواند تفاوت رنگ آنها را توضیح دهد. هر دو رنگ نیلی و فتالئین به یک گروه از مواد شیمیایی تعلق دارند که بر این اساس معطر نامیده می شوند که اتم های کربن آنها یک حلقه را تشکیل می دهند و بایر نظریه هایی را ارائه داد تا چگونگی تعداد اتم های کربن موجود در حلقه های متعلق به زیر گروهی از این ترکیبات را ارائه دهد. هیدروآروماتیک، می تواند توضیح دهد که چرا برخی ترکیبات پایدارتر از سایرین هستند.
تقریباً دو دهه طول کشید تا بایر از ساختار تقریبی نیل به محاسبه فرمول شیمیایی دقیق آن پیشرفت کند، اما در این مدت او اطلاعات کافی برای تولید رنگ مصنوعی به سه روش از مجموعه‌های مختلف مواد خام غنی از اتم‌های کربن داشت. این دستاوردها زمینه را برای توسعه روش‌هایی برای تولید نسخه‌های مصنوعی رنگ‌ها در مقیاس صنعتی فراهم می‌کند که می‌تواند ارزان‌تر و عملکرد بهتری نسبت به رنگ‌های طبیعی داشته باشد. با شروع از محصولات به راحتی در دسترس از صنعت پتروشیمی و حتی ضایعات ، شیمیدانان تغییراتی از آزمایشات موفقیت آمیز Baeyer را برای تولید نیل مصنوعی و در نهایت تقریباً تمام رنگ های رنگین کمان توسعه دادند.
نیل، رنگدانه زیبای گیاه نیل، به دلیل زیبایی و ثبات رنگ، مهم ترین رنگدانه ارگانیک به حساب می آید و خراج سالانه ای که غرب برای آن به هند پرداخت می کرد، مبلغ بسیار قابل توجهی بود. بنابراین، تکثیر رنگدانه با روش‌های مصنوعی و آسان‌تر به‌دست‌آمدن آن، یک کار استثنایی برای تحقیقات شیمیایی بود.
با این حال، ترکیب پیچیده و منحصر به فرد نیل، این کار را به یکی از سخت ترین کارها تبدیل کرده است. در اینجا دیگر خبری از یکی از آن اکتشافات اتفاقی نیست که به نظر می رسد تصادفاً نیمی از کار را به دست آورده است. حتی برای تیزبینی و مهارت تجربی فون بایر برای دستیابی به بینش لازم در مورد ترکیب شیمیایی رنگدانه و اینکه بتواند آن را از اجزای ساده تر تولید کند، سال ها کار لازم بود. حتی پس از تکمیل بخش صرفاً علمی کار، هنوز چندین سال طول کشید تا نتایج به‌دست‌آمده از تحقیقات در فناوری قابل اجرا باشد.
فون بایر موفق شد نیل را به صورت مصنوعی به سه روش اصلی تولید کند، یعنی از اسید ارتو نیتروفنیل استیک، از اسید اورتو نیتروسینامیک و از ارتو -نیتروبنزلدئید و استون. این امر راه را برای تکثیر نیل از مواد خامی که بدون مشکل از قطران زغال سنگ بدست می‌آید هموار کرد. و اگر هم اکنون مشکل تولید نیل به صورت صنعتی از نظر فنی و همچنین اقتصادی حل شده است، این کاملاً ناشی از کار اساسی فون بایر در زمینه های مورد بحث است.
نتیجه قابل توجه است. در حال حاضر قیمت نیل به یک سوم قیمت قبلی خود کاهش یافته است و صادرات نیل مصنوعی آلمان در سال 1904 می تواند بیش از 25 میلیون مارک ارزش گذاری شود. این نشان می دهد که محصول مصنوعی توانسته است با موفقیت قاطع در برابر محصول طبیعی رقابت کند. اثرات این کشف که در آزمایشگاه دانشگاه مونیخ انجام شده است را می توان تا کرانه های رود گنگ ردیابی کرد و احتمالاً زمان زیادی دور نیست که مزارع وسیعی که تاکنون برای کشت استفاده می شده است. در عوض، گیاه نیل برای تولید غلات و سایر مواد غذایی برای میلیون ها نفر از گرسنگی هند در دسترس خواهد بود.
فون بایر همزمان با تجزیه و تحلیل های خود در گروه نیل، تجزیه و تحلیل هایی که تأثیر گسترده ای بر توسعه شیمی آلی داشت و تحقیقات را به سمت کانال های جدید هدایت می کرد، با موفقیت کمتری در حوزه دیگری از شیمی مواد رنگزای آلی فعال بود. این محرک با کشف گروه جدیدی از ترکیبات با رنگ زیبا، به اصطلاح فتالئین ، به وجود آمد که تنها رنگدانه های ائوزین، که برای صنعت بسیار مهم هستند، و رنگ های رودامین مشتق شده از آنها، ممکن است در اینجا ذکر خاصی داشته باشند. در یک سری آزمایش‌های استادانه، فون بایر چندین سال پیش ماهیت شیمیایی فتالئین‌ها را نشان داد و نشان داد که درست مانند رنگ‌های روزانیلین شناخته شده، ممکن است به عنوان مشتقات هیدروکربن تری فنیل متان طبقه‌بندی شوند. در سال‌های اخیر – دقیقاً از سال 1900 به بعد – فون بایر کار خود را در مورد تری‌فنیل متان از سر گرفته است، و از این طریق تصور جدیدی از ترکیب شیمیایی رنگدانه‌ها و به طور کلی از ارتباط بین خواص نوری مواد آلی و ساختار اتمی داخلی آنها به دست آمده است. به درجه بالایی آماده شده است.
مواد رنگزای مورد مطالعه توسط فون بایر متعلق به دسته اصلی مواد آلی هستند که معمولاً تحت عنوان ترکیبات معطر طبقه بندی می شوند که از نظر خواص و رفتار با سایر مواد آلی – به اصطلاح سری اسیدهای چرب یا آلیفاتیک – تفاوت قاطعی دارند. در واکنش در واقع این تفاوت آنقدر زیاد در نظر گرفته شده است که باعث شده است کل شیمی آلی به دو نیمه جداگانه تقسیم شود: شیمی آلیفاتیک و مواد معطر. با این وجود، یکی از وظایف اصلی پژوهش علمی، تلاش برای پل زدن بر خلیفه های جداکننده علوم مختلف، یا شاخه های مختلف یک علم است. در این زمینه نیز فون بایر در تحقیقات خود کارهای قابل توجهی را انجام داده است که از نظر تجربی و نظری در مورد ترکیبات به اصطلاح هیدروآروماتیک قابل توجه است . او با این ترکیبات، شکل انتقالی بین دو سری اصلی را پیدا کرده و با استفاده از مفهوم جدید و روش جدید در مورد ترپن‌ها و گونه‌های کافور موجود در طبیعت و همچنین از نظر فناوری، زمینه‌هایی را باز کرده است. برای کارهای مصنوعی که قبلاً غیرقابل دسترسی بودند.