中学・高校の理科では、血液中の赤い色素ヘモグロビンが酸素を運ぶこと、植物の緑色素クロロフィルが光合成を行うことを学びます。どちらの色素も、ポルフィリンと呼ばれる大きな輪っか状の分子骨格を持っています。フィッシャー博士は、当時まだ謎だったその構造を化学実験で一つずつ証明しました。さらに、血液から分離したヘミンを人工的に合成し、天然品と同じ性質を示すことを確かめました。この成果は、生体内反応の仕組みを化学式で説明できるようにし、医薬品開発や分析化学に大きな影響を与えました。また、色素の構造と色の関係を示したことで、有機化学と生物学の橋渡しとなりました。

フィッシャーの業績は、ポルフィリン系色素の定量的構造決定と全合成に代表される。彼はヘミンを酸化・還元・加水分解して得られるピロール断片を詳細に分析し、テトラピロール環の置換パターンを推定した。特に、プロトポルフィリンIX骨格上のビニル基とメチル基の位置を決定した点は画期的であった。続いて、ピロール単量体を逐次縮合する合成経路を考案し、鉄(III)を最終段階で導入して天然ヘミンと分光学的に同一の化合物を得た。クロロフィルに関しても、マグネシウム中心を亜鉛や銅に置換した誘導体を作成し、金属中心が光吸収挙動に与える影響を明らかにした。これらの研究は、生体無機化学・金属錯体化学の黎明期を切り開き、血液学や光合成研究に新しい分析手段を提供した。さらに、ポルフィリンの強い紫外・可視吸収帯を利用した分光法の発展を促し、今日のパルスオキシメータや光線力学療法の基盤となっている。フィッシャーの体系的アプローチは「ターゲット指向合成」という概念の先駆けとも評され、複雑天然物合成のモデルケースとして今も教科書に登場する。

フィッシャーはヘモグロビン由来ヘミンの構造決定に際し、クルツベット脱鉄法によるデフェリ化ポルフィリンの生成物解析を行い、Haber分解物の位置帰属を立証した。彼はオストワルト滴定による酸価測定とメチル化後GC分析を組み合わせ、プロトポルフィリンIXのC2, C7位にビニル基が、C3, C8, C13, C17位にメチル基が配位することを確定した。全合成では、α-β-置換ピロールをKnorr縮合で組み立て、後期でのマクロ環化を避けるためリニアなテトラピロール前駆体の段階的縮合を採用した。酸化的環化の条件最適化にはFeCl3／DMF系を導入し、同時に高スピンFe(III)を安定化するためピリジン錯化を併用した。生成物の同一性はSoret帯(λmax=398 nm)およびQバンド群の位置が天然試料と重なることで確認された。クロロフィル研究ではフィトール側鎖のエステル加水分解後、Mg中心の脱金属化・再金属化を行い、メタロクロロフィリン系列の吸収スペクトルシフトを報告した。これらの成果は、金属ポルフィリンの電子構造と配位化学を体系化し、後のピケットフェンスポルフィリン設計や電子移動モデルの理論化に寄与した。フィッシャーの実験手法と逐次論理は、現在のメタロポルフィリン機能化研究においてもプロトコルとして参照され続けている。