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2005年诺贝尔化学奖解读

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主贴发贴人：dyc78 2005/10/7 21:57:12 回复编辑

    美法三位科学家获2005年诺贝尔化学奖

    瑞典皇家科学院10月５日宣布，将本年度诺贝尔化学奖授予一名法国科学家和两名美国科学家。

    三位获奖者分别是法国石油研究所的伊夫·肖万、美国加州理工学院的罗伯特·格拉布和麻省理工学院的理查德·施罗克。他们获奖的原因是在有机化学的烯烃复分解反应研究方面作出了贡献。烯烃复分解反应广泛用于生产药品和先进塑料等材料，使得生产效率更高，产品更稳定，而且产生的有害废物较少。瑞典皇家科学院说，这是重要基础科学造福于人类、社会和环境的例证。

    “交换舞伴”的舞蹈——诺贝尔化学奖成果解读

    碳是地球生命的核心元素。碳原子能以不同方式与多种原子连接，形成小到几个原子、大到上百万个原子的分子。这种独特的多样性奠定了生命的基础，它也是与人类生活密切相关的学科——有机化学的核心。

    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。

    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”，将分子部件重新组合成别的物质。

    ２０世纪５０年代，人们首次发现，在金属化合物的催化作用下，烯烃里的碳－碳双键会被拆散、重组，形成新分子，这种过程被命名为烯烃复分解反应。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，作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。

    １９９０年，施罗克和他的合作者报告说，金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。这是第一种实用的此类催化剂，该成果显示烯烃复分解可以取代许多传统的有机合成方法，并用于合成新型有机分子。

    １９９２年，格拉布等人发现了金属钌的卡宾化合物也能作为催化剂。此后，格拉布又对钌催化剂作了改进，这种“格拉布催化剂”成为第一种被普遍使用的烯烃复分解催化剂，并成为检验新型催化剂性能的标准。

    以这些发现为基础，学术界和工业界掀起了研究烯烃复分解反应、设计合成新型有机物质的热潮。新的合成过程更简单快捷，生产效率更高，副产品更少，产生的有害废物也更少，有利于保护环境，是“绿色化学”的典范。它在化工、食品、医药和生物技术产业方面有着巨大应用潜力。一些科学家正在用这种方法开发治疗癌症、早老性痴呆症和艾滋病等疾病的新药。它还拓展了科学家研究有机分子的手段，例如用于人工合成复杂的天然物质。

    点评诺贝尔化学奖：他们的成果每天都惠及人类

    “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在其上海的家中接受新华社记者电话采访时，对今年诺贝尔化学奖得主的获奖成果作出了这样的评价。

    瑞典皇家科学院５日宣布，将今年的诺贝尔化学奖授予美国加州理工学院的罗伯特·格拉布、麻省理工学院的理查德·施罗克以及法国石油研究所的伊夫·肖万，以表彰他们在“有机合成的烯烃复分解反应研究方面作出了贡献。”

    瑞典皇家科学院将该成果评价为“重要基础科学造福于人类、社会和环境的例证”，称人类如今每天都在化工生产中应用这一成果，主要是在药物和先进塑料材料的研发上，“烯烃复分解反应是寻找治疗人类主要疾病的药物的重要武器”。

    ８１岁高龄的戴立信院士介绍说，烯烃复分解反应非常重要，他与丁奎岭研究员在２００２年的中科院科学发展报告中曾经专门花费篇幅予以详细介绍。这是因为，化学键的断裂与形成是化学研究领域中最基本的问题，研究碳－碳键的断裂与形成规律是有机化学中需要解决的核心问题之一，而格拉布等人正是在此方面作出了贡献。他说：“烯烃复分解反应是非常有用的反应，在天然反应的纯合成、高分子化学以及多肽蛋白质的合成等方面都有广泛用途。”

    诺贝尔奖评委会介绍说，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。

    戴立信介绍说，尽管我国在对烯烃复分解反应本身的研究方面与世界水平尚有差距，但是在利用该反应的研究方面则已经取得了诸多成果。戴立信非常高兴地介绍说，“格拉布是我们中科院上海有机化学研究所的名誉教授，他曾经多次来华访问，与我们有着非常良好的学术交流。”

    “我的印象中，格拉布是一个非常努力的人，他早年只是个有机化学家，对高分子化学所知不多，但他利用业余时间给自己开课，最终获得了优秀的成果，成为目前世界化学界这一领域最为活跃的科学家”，戴立信说。

    在今年获奖的三位科学家中，肖万和施罗克的贡献主要体现在烯烃复分解反应的基本原理方面，格拉布继承和发展了他们的成果。戴立信认为，将诺贝尔化学奖同时授予三人，“体现了诺贝尔奖评选的原则，那就是记住那些在基础研究方面作出巨大贡献的科学家。”

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