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主题:【原创】科普:2005年诺贝尔化学奖(1) -- 你知道我是谁

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  • 家园 【原创】科普:2005年诺贝尔化学奖(1)

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    科普:2005年诺贝尔化学奖 (1)

    2005年10月5日上午,瑞典皇家科学院公布了今年的诺贝尔化学奖,授予法国的Yves Chauvin,美国加州理工学院的 Robert H. Grubbs,和美国麻省理工学院的Richard R. Schrock,表彰他们在有机合成中发展了异构化方法,"for the development of the metathesis method in organic synthesis"。

    首先,介绍一下“metathesis”这个词的意思。从词典上查到:metathesis,n. 调换, 转位, 交换。不过,在化学上,作为专业名词,metathesis翻译成“异构化”。如果不特别指明的话,metathesis一般指的是“烯烃异构化”,olefin metathesis。烯烃,alkene,但一般可与olefin互用。

    在化学上,这是怎么回事呢?本文是专门给非化学专业以及化学知识比较少的读者看的,为了让大家能够理解,尽量减少使用少见的专业名词。

    打个比方吧,A(男)和B(女)是一对恋人,C(男)和D(女)是另一对恋人。A和B双手对拉着,C和D双手也对拉着。可是这两对恋人彼此很不般配,他们达成了对换的意愿。于是,A有意和D靠近,B有意和C靠近,四人各松开一手:A去拉D的手,B去拉D的手,形成一个四方形。然后A放开还拉着B的手,C放开还拉着D的手,从而形成了新的配对A和D,B和C,彼此用双手拉着对方。这里,双手对拉表示有机分子中的碳碳双键“C=C”。烯烃异构化,跟上面这个比方一样,碳碳双键必须打开一个键才能进行这个对换(“异构化”)的过程。

    换对象有直接换的吗?也许有吧。来,我跟你换对象。这唐突不唐突啊?一般需要借助于媒人,通过第三方来达成换的协议。烯烃异构化也需要借助于媒人,只不过叫“催化剂”。什么是催化剂呢?在初三的化学课里已经教过了,这里再复习一下。催化剂,catalyst,是参与化学反应过程,促进了化学反应的进行,而本身在反应前后保持不变(对于延缓反应的叫抑制剂,inhibitor)。在化学反应过程中,催化剂参与了化学反应,但在一个反应完成之后又恢复了原样,这样少量的催化剂能够起到源源不断的把反应物转化为产物的作用而自己在反应中不被消耗掉。

    再回到上面的话题。烯烃异构化的关键在于催化剂。这类催化剂的共同特点是金属碳双键(M=C,M指的是金属metal),这叫金属卡宾metal carbene(car指的是碳,ene指的是双键烯),所用的金属一般是过渡金属,而含这个碳一般叫亚烷基,alkylidene。

    就牵涉到烯烃异构化催化剂和反应机理具体如何发展而来的,请看下回分解。

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    元宝推荐:ArKrXe,
    • 家园 胡乱说两句,给老兄捧捧场

      不是搞“正宗”有机(全)合成的,不过从这个反应的获奖还是联想到不少别的东西,捋成几条如下:

      1,诺贝尔化学奖奖给在有机合成里能发挥重大作用的新反应和试剂(催化剂)是颇有“传统”的,能想起来的例子就有前两年的野依良治(立体导向的氢化反应及其催化剂)和sharpless(立体导向的氧化反应及其催化剂),还有几十年前的wittig(做双键)反应和围绕硼的一系列新合成反应和催化剂都获过诺贝尔奖。

      2,sharpless氧化和这次获奖的反应都已经进了教科书,2000年我们在上课的时候这两个反应都曾经讲过,这也反映了获诺贝尔奖的成果一般都要足够时间来考验。

      3,新反应的发现总会衍生出一些有趣的理论问题,比如反应历程----对于sharpless氧化,sharpless自己和corey就提过两个不同的历程,至于那个更对-----上课时那我们位矮胖的教授只是说“this guy(corey)is smart,”,后来有人做过一个从各个角度(张力,电子效应,动力学)比较的讨论报告,结论还是corey占优;过了几年sharpless得了奖,也不知对这些结论会否产生什么影响?

      以上种种,算是给楼主的文章来点花絮,呵呵。本来想把历史上这类新反应获奖的情况统计一下,看来现在是没时间,对不住了。

      • 家园 synthetic methodology获奖的一共有5次

        1912 格林试剂

        1950 Diels-Alder双烯加成

        1979 Wittig反应

        再就是01年的Sharpless跟今年这个metathesis了

        • 家园 老兄说的是

          我把D-A反应和格式试剂给忘了。

          不知老兄对woodward(60年代)和后来corey的获奖怎么看,我觉得那也算是synthetic methodology。

          • 家园 这二位是因为全合成获的奖吧?

            以精巧的构思合成令人望而生畏的复杂分子(Corey好像主要是做天然大分子合成,Woodward也做过天然分子但是我不记得他是不是为此获的奖)。工作本身颇可敬畏,不过跟上述5个具有广泛适用性,在全世界有机合成科学家的tool kits中被用作日常手段的反应还是属于不同类型吧

            • 家园 这个......我是这样理解的

              corey和woodward的工作,我认为也属于methodology(方法论)的范畴:比如corey的逆合成方法。

              不是搞全合成的,如果理解有误还请多多指正。

            • 家园 Woodward主要就是因为全合成获奖

              而Corey最主要的成就还是反合成分析。而Woodward如果不是去世早,80年他还应该和霍夫曼,福井谦一一起因为前线轨道理论而获得第二次诺贝尔化学奖。

              • 家园 确实有些可惜了

                记得一本书上说,英国有位诺奖曾对北大的张滂说,woodward在现代有机化学家里面,其成就是其他人只能望其项背的。可惜他60多一点就死了,当时红霉素的全合成还没完吧?

                angew上有一篇对20世纪全合成的review,第二个小标题就是“woodward时代”。

    • 家园 献花!不过似乎有个小小的笔误

      四人各松开一手:A去拉D的手,B去拉D的手,形成一个四方形。

      应该是B去拉C的手才对吧

      关键词(Tags): #笔误
    • 家园 期望中的鲜花没有啊?

      看来写得不够精彩或者不感兴趣。这里学化学的多吗?感觉自个孤苦伶仃的。

    • 家园 那位知道Chauvin的给介绍一下吧

      Shrock和Grubbs,都是如雷贯耳的大名,不过这个法国人好像从来没听说过,谁给科普一下?

      • 家园 看看诺贝尔网页上对他的采访。

        只知道他在这个领域里很短,他那篇获奖的提出反应机理的文章才被引用了49次(到他获奖那天)。

        http://nobelprize.org/chemistry/laureates/2005/chauvin-telephone.html

    • 家园 【原创】头一回写这么长的东西,欢迎提意见。

      写完这篇,感觉很多东西如果不写出来,脑袋缺少锻炼,不但水平上不去,而且思维和看法也比较肤浅。写了出来之后能够促进自己更加严紧的思考一个话题。

      学术辩论的问题,我就不回了,毕竟这里不适合。

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