成电讲堂

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诺贝尔化学奖得主分享化学反应中“交换舞伴”的那些事儿
文:彭诗祎 图:苏焰龙 来源:新闻中心 时间:2017-05-19 3970

  5月15日,美国化学家、2005年度诺贝尔化学奖获得者之一、美国麻省理工学院(MIT)教授Richard R. Schrock作客成电讲坛,与成电学子分享化学反应中“交换舞伴”那些事儿。

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诺奖之路,成长之路

  “My Path to Winning A Nobel Prize in Chemistry”, Schrock教授微笑着说。这条路显然比我们想象的要漫长,他从出生地开始,用一张张照片将自己的人生娓娓道来。

  第一张照片是全家福。他出生于印第安纳州的伯恩,十四岁举家搬到圣地亚哥,并在当地上中学。在中学时,Schrock就热衷于一些科研性的竞赛活动,并自主设计制作了相关的简单机械。在一张黑白老照片中,Schrock的墙上挂着印有“Surf Crazy”的海报,“足见我那时是一个充满活力与好奇的青年。”高中毕业后,Schrock进入加州大学河滨分校学习并于1967年获得学士学位。随后,他又进入哈佛大学学习,于1971年获得博士学位。在读博期间,Schrock师从J.A.奥斯本。他坦言,在奥斯本的团队里,他能够做自己真正想做的研究,并且获益匪浅。

  突然画风一转,照片上出现了一对夫妻,坐在草坪上,微笑着望着镜头。就在Schrock博士毕业的那一年,他结婚了。博士毕业后,Schrock发现自己难以找到合适的工作。又适逢剑桥大学的访学机会,他便和妻子一同到了剑桥。 “看看这张照片,” Schrock指着大屏幕上的合影,“这是我们在机场拍的。两辆自行车和六个手提箱,便是我们所有的财产。” 他打趣地说,“在平衡科研和生活的问题上,选对伴侣非常重要。”在之后的岁月里,妻子南希始终都给予他最大的鼓励和支持。

  Schrock还展示了与同事在剑桥的合影。在剑桥大学,Schrock与杰克路易斯一同进行博士后阶段的研究。离开剑桥后,他并没有像多数学者那样留校任教,而是进入杜邦公司,在位于特拉华州威明顿市的试验站工作。这种直接与产业对接的环境让他从过去学术研究的氛围中走出来,从事应用型的研究。Schrock也提到,他十分享受当老师的感觉。1975年的照片里,他站在麻省理工的校园里。1980年,Schrock教授成为正式教授,并任教至今。

化学反应中的“交换舞伴”

  世界上所有有机体都包含碳元素。碳原子可以结成长长的链条或圆圈,缠住成千上万个其他原子,从而形成地球上各种各样的生物。原子之间的联系被称为键,两个碳原子的组合成为双键。由双键组成的分子称为烯烃。所谓烯烃复分解反应,就是指在金属催化下的碳-碳双键被切开并重新结合的过程,类似于聚会中“交换舞伴”的舞蹈。而这一过程所需要的特殊催化剂原理,正是让Schrock教授获得诺奖的敲门砖。

  在杜邦公司任职期间,Schrock与弗雷德特伯一同工作。特伯最重要的和令人惊讶的发现是特伯试剂。特伯试剂最显著的特征是一个亚甲基钛和铝之间的桥接,从而在威蒂希反应的羰基中取代氧。“我的组长一直支持我的研究方向。他让我寻找有趣的东西,这大大提高了我的研究效率。”

  1972的秋天,Schrock第一次听说“烯烃复分解反应”这个词,并对这个话题产生了浓厚的兴趣。他在1973夏天搬到康奈尔后,开始怀疑自己发现的新的亚烷基配合物很可能与置换这一过程有关。由于研究取得的突破性进展,Schrock受到麻省理工的邀约,进行高氧化态金属有机化学研究,并得到了国家科学基金委的支持。Schrock紧紧抓住了“催化剂”的问题。他发现,尽管早在1971年,肖万就能详细解释换位反应的化学机理,说明是何种金属化合物能够充当有机化学反应中的催化剂,但具体的催化剂却迟迟未能研制出来。

  有一天,Schrock教授紧紧盯着自己两次实验手稿上的一行字。良久过后,他对妻子说,“我发现了一件有趣的事。”1990年,Schrock教授成为世界上第一个生产出可有效用于换位合成法中的金属化合物催化剂的科学家。15年后,他为此被授予诺贝尔化学奖的“桂冠”。

  在提问环节,Schrock教授被问及对文学和艺术的态度。他说,科学就是一种艺术。科学家对待研究的态度就如同艺术家对待作品的态度,科学和艺术从来就不是割裂的。同时他还频频提及自己的妻子,作为一名拥有艺术史硕士学位的学者,她满心热爱着文学、历史和艺术。夫妻俩经常前往各地艺术展、博物馆参观游览。主持人忍不住调侃道“连诺奖大师也会虐狗!”Schrock教授自己也忍俊不禁。

  Schrock教授向成电学子表达了自己的祝愿,希望大家都能找到适合自己的领域,最大程度的发挥自己的潜力,成为一个实现自我价值的人。


编辑:罗莎  / 审核:林坤  / 发布:林坤

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