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透视2005诺贝尔化学奖


http://www.sina.com.cn 2005年10月13日10:55 南方周末

  - 前进一大步统技

  “获得新发现的感觉比听到获奖消息要更好一些。”10月5日得知自己获得本年度诺贝尔化学奖的消息后,74岁 的法国人伊夫·肖万平静地说:“我不过是开辟了一条道路,是美国同行们的不懈工作才使我获得了这一奖项。”伊夫·肖万 目前是法国石油研究所的荣誉所长。

  肖万所提到的美国同行是麻省理工学院的理查德·施罗克和加州理工学院的罗伯特·格拉布,他们也一并获得2005 年诺贝尔化学奖。

  原子之间的联系称为键,一个碳原子可以通过单键、双键或三键方式与其他原子连接。有着碳-碳双键的链状有机分 子称为烯烃。在烯烃分子里,两个碳原子就像双人舞的舞伴一样,拉着双手在跳舞。

  烯烃复分解反应的英文metathesis意思是“换位反应”。今年诺贝尔化学奖的三位得主,获奖原因就是他 们弄清了如何指挥烯烃分子“交换舞伴”:让烯烃里的碳-碳双键被拆散、重组,形成新分子,就好像跳舞时两对舞者相互交 换舞伴。

  早在20世纪50年代,人们就首次发现,在金属化合物的催化作用下会发生烯烃复分解反应。但当时没有人知道这 类金属催化剂的分子结构,也不知道它是怎样起作用的。

  人们就此提出了许多假说,但真正的突破发生在1970年。这一年,法国科学家伊夫·肖万和他的学生发表了一篇 论文,提出烯烃复分解反应中的催化剂应当是金属卡宾,并详细解释了催化剂担当中间人、帮助烯烃分子“交换舞伴”的过程 。

  金属卡宾是指一类有机分子,其中有一个碳原子与一个金属原子以双键连接,它们也可以看作一对拉着双手的舞伴。 在与烯烃分子相遇后,两对舞伴会暂时组合起来,手拉手跳起四人舞蹈。随后它们“交换舞伴”,组合成两个新分子,其中一 个是新的烯烃分子,另一个是金属原子和它的新舞伴。后者会继续寻找下一个烯烃分子,再次“交换舞伴”。

  这一理论提出后,越来越多的化学家意识到,烯烃复分解在有机合成方面有着巨大的应用前景,但这对催化剂的要求 也很高。到底含有什么金属元素的卡宾化合物最理想呢?在开发实用的催化剂方面,做出最大贡献的是美国科学家罗伯特·格 拉布和理查德·施罗克。

  “他们的成果得奖,是化学界认为理所当然的事情。这不仅是因为他们的科研成果本身非常重要,更重要的是这一成 果在生产生活领域有着极其广泛的实际应用,他们的成果推动了有机化学和高分子化学的发展,每天都惠及人类。”中国科学 院戴立信院士说。

  诺贝尔奖评委会认为,几位科学家的获奖成果“是朝着‘绿色化学’方向前进的一大步”。

  戴立信解释说,这主要是因为应用该成果一方面提高了

化工生产中的产量和效率,同时减少了副产品;另一方面其副 产品主要是乙烯,而乙烯是可以再利用的。

  “绿色化学”的一个巨大进步,是基础科学造福于人类、社会和环境的良证,对于制药、生物技术和食品生产领域都 有着十分重要的意义,可以用以制造更廉价、清洁的化学物质和药物,如可抗高压和高温的各种新式塑料、燃料添加物、杀虫 剂、肥料甚至诱捕和驱赶蚊虫的合成分泌物等,极大地推动和促进了化学工业,尤其是制药业和塑料工业的发展。

  “那是创造新的事物,也是把旧的事物做得更好。”美国化学学会绿色化学研究所的主任阿纳斯塔斯说,这个奖是“ 对世界上从事绿色化学研究的最杰出的科学家的认可”。(沈亦文对此文亦有贡献)

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