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发信人: emacs (In the Name of Love), 信区: Science
标  题: 分子· 有机合成·第一批合成物质
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年08月03日12:59:22 星期六), 站内信件



　　　　　　          有机合成

                              


    在科尔贝制成醋酸之后，有一位化学家在19世纪50年代对有机物
质的实验室合成开始进行全面系统的、有条有理的研究。他就是法国
人贝特洛。贝特洛首先利用一些像一氧化碳这样的更为简单的无机物
制成了一系列简单的有机化合物，然后逐步增加后者的复杂性，最后
得到相当复杂的有机化合物，如乙醇。当然，这是合成乙醇，但它同
“真品”毫无区别，因为它就是真品。

    乙醇是大家都很熟悉的一种有机化合物，而且倍受许多人的青睐。
化学家们不必用水果或粮食作为原料，而仅用煤、空气和水就能制造
出乙醇（煤提供碳，空气提供氧，水提供氢），这个想法的非常迷人，
从而使化学家们荣获了“奇迹创造者”这一新称号。总而言之，有机
合成被提上了重要议事日程。

    然而，对于化学家们来说，贝特洛所做的甚至更有意义。他开始
合成自然界中并不存在的一些产物。他用甘油（舍勒于1778年发现的
一种化合物，可从分解活机体的脂肪制取）和某些酸（虽然知道它们
天然地存在于别的地方，但当时并不知道它们天然地存在于脂肪中）
化合，结果获得了若干种与活机体中的脂肪不尽相同的脂肪性物质。

    于是，贝特洛为一种新的有机化学——自然界中所不存在的分子
的合成——奠定了基础。这意味着，人们不仅能制造一些也许在性能
上稍差一些的合成物质，来替代某些因数量不足而很难或不能满足需
求的天然化合物，而且还能制造出性能比天然物质还要好的合成物质。

    自从贝特洛指明了道路之后，有机合成不仅能够弥补天然特质之
不足，而且还能以这种或那种方式使其性能得到改善，这种观点在化
学家们的心目中相当牢固地树立了起来。由这种新观点所产生的第一
批成果是在染料领域。


                  第一批合成物质


    有机化学的研究始于德国。维勒和李比希都是德国人，继他们之
后，德国又出现了其他一些颇具才华的有机化学家。然而，在19世纪
中叶之前，英国甚至根本没有能同德国相提并论的有机化学家。事实
上，英国的学校当时对化学极不重视，只在午饭后的休息时间教授这
门课程，并不指望（也许根本就不愿意）许多学生对化学产生兴趣。
因此，第一个轰动世界的合成工艺竟出自英国，实在令人惊奇。

    事情的大致经过如下：1845年，伦敦皇家理科学院终于作出认真
开设化学课程的决定，并请来一位年轻的德国人执教。这个人就是当
时只有27岁的A．W．霍夫曼。建议聘用A．W．霍夫曼的是维多利亚女
王的丈夫阿尔贝特亲王（亲王本人也是德国血统）。

    A．W．霍夫曼感兴趣的课题很多，煤焦油即是其中之一，他曾在
李比希指导下从事的第一个研究项目中接触过这种物质。煤焦油是在
煤与空气隔绝条件下高温加热而产生的一种黑色黏稠物质。它虽然不
讨人喜欢，但却是有机化学药品的一个重要来源。例如，在19世纪40
年代，它是大量制取相当纯净的苯和一种称之为苯胺的含氮化合物
（与苯有关）的原料，以上两种化合物都是A．W ．霍夫曼最先从煤
焦油中提取出来的。

    A．W．霍夫曼来到英国10年之后，偶然遇到一位名叫珀金的17岁
少年，他当时正在皇家理科学院学习化学。A．W．霍夫曼慧眼识英才，
而且一旦发现人才，便热情扶持。他把这位少年提升为助教，让他从
事煤焦油化合物的研究工作。珀金对工作满腔热情，从不懈怠。他在
家里建立了一个实验室，从学校回来之后就在家里的实验室里继续工
作。

    A．W．霍夫曼对化学在医学上的应用也很感兴趣。1856年的一天，
他在沉思中哺哺自语：能不能用化学方法合成奎宁（一种治疗疟疾的
天然物质）呢？这时结构式尚未盛行起来，人们只知道奎宁的原子组
成，至于它的结构有多么复杂，当时无人知晓。（直到1908年人们才
正确地推导出奎宁的结构式。）

    年仅18岁的珀金，多亏他对奎宁的复杂结构一无所知，才敢于去
解决奎宁的合成问题。他开始用的原料是他从煤焦油中提取的一种化
合物烯丙基甲基苯胺。它的分子所含的各种原子的个数似乎均为奎宁
的一半。珀金猜想，如果使两个这样的分子合并在一起，再把所缺的
氧原子补足（比如说，混入一些重铬酸钾。它能使与它混合的化合物
增添氧原子，这在当时已为人所知），那么，或许就能得到奎宁分子。

    这种做法当然不会给珀金带来任何结果。他所得到的只是一种肮
脏的棕红色黏液，后来他改用苯胺进行试验，结果得到一种黑色黏液。
可是在这种黑色黏液中，他隐约看到了一种紫色闪光。他加进一些酒
精，那些无色的酒精便变成了美丽的紫色。珀金立即意识到，他或许
发现了一种可用作染料的物质。

    染料一向是深为人们喜爱但价格昂贵的物质。在古代，色泽鲜艳、
耐洗耐晒的优质染料寥寥无几。这些染料有取自靛蓝植物的靛蓝和与
之关系密切的菘蓝（罗马时代初期，不列颠曾因菘蓝而闻名于世）；
有取自蜗牛类动物的推罗紫（得名于古代的推罗城①，该城曾靠此业
致富。在罗马帝国后期，皇家的孩子都诞生在挂有推罗紫壁毯的房间
里，皇族“生于紫色之中”的说法即由此而来）；还有取自茜草科植
物的淡红色的茜素（茜素一词源于阿拉伯语，意为“汁液”）。除以
上几种从古代和中世纪传下来的染料之外，后来的染匠又增添了几种
热带染料和无机颜料（现在主要用于绘画）。

    这就可以说明，当珀金意识到他的紫色物质有可能成为染料时，
他为什么会那么激动了。在一位朋友的建议下，他给苏格兰的一家对
染料感兴趣的公司寄去了一些样品，并很快得到回音：紫色化合物性
能良好。那么，能不能廉价供应呢？于是，珀金便着手申请专利（对
于一个18岁的年轻人能否获得专利一事，人们争论不已，但他还是终
于获得了专利），并退学转入了实业界。

    要实现他的这个计划，可不是轻而易举的事。珀金必须白手起家，
用自行设计的设备从煤焦油中制取他自己的原料。然而，他在6个月
之内就制取了他称之为苯胺紫的物质，这是一种自然界中所没有的化
合物，其色度范围超过任何天然染料。

    法国染匠比保守的英国染区更快地采用了这种新染料，他们把这
种由锦葵属植物制取的颜色称之为锦葵紫，而将这种染料称之为锦葵
紫染料。不久，这种染料便风行于整个世界（这个时期有所谓“苯胺
紫十年”之称）。珀金因此而致富，23岁时就成了染料方面的世界权
威。

    就这样，大坝被冲垮了。在珀金的惊人成就的鼓舞下，许多化学
家都转到了合成染料的研究上来，而且有不少人获得了成功。珀金的
老师A．W．霍夫曼也转向这一新领域，并在1858年合成了紫红色染料。
后来法国染匠（迄今仍是时髦式样的主宰）给它取名叫马真塔，这是
意大利一个城市的名字，法军曾于1859年在此大败奥军。

    1865年，A．W．霍夫曼怀着对染料的新的兴趣返回德国。他发现
了一批至今仍被称之为霍夫曼紫的紫色染料。到了20世纪中叶，商用
合成染料的数目已不下3 500种。

    另一方面，化学家们在实验室中还成功地合成了天然染料。珀金
和德国人格雷贝分别独立地于1869年合成了茜素（格雷贝先于珀金一
天申请专利）。德国化学家拜耳于1880年研制了靛蓝的合成方法（由
于在染料领域的成就，拜耳获得了1905年的诺贝尔化学奖）。

    珀金在他35岁那一年，即1874年，退出实业界，重新回到他当初
所喜爱的研究工作上。1875年，他设法合成了香豆素（一种天然物质，
具有令人愉快的新收割的牧草的香味），这便是香料合成工业的开端。

    面对德国有机化学的巨大发展，珀金一个人并不能使英国在这方
面保持优势；在上世纪末和本世纪初，“化学合成物质”几乎为德国
所垄断。继承珀金所开创的合成香料事业的，是一位名叫瓦拉赫的德
国化学家。1910年，瓦拉赫因其研究成果而获得了诺贝尔化学奖。在
瑞士执教的克罗地亚化学家卢齐卡首次合成了一种重要的香料——麝
香。他分享了1938年的诺贝尔化学奖。然而，在第一次世界大战期间，
英国和美国由于无法进口德国化学实验室的产品，被迫发展他们自己
的化学工业。

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    ①现在译为提尔（今改名为苏尔），黎巴嫩南部省沿海城镇。该
城在中文《圣经》中称为推罗。曾以丝制品和推罗紫染料而闻名。
    ——译注



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