第1个回答 2006-09-25
化学家建造的化学殿堂
王颖 武汉大学 化学与分子科学学院 武汉 430072
摘 要:介绍按照字母出现的先后顺序,把有机化学的人名反应与发明人的简单生平联
系起的学习方法
关键词:有机化学 学习方法 人名反应
1. 总论
谈到学习有机化学,几乎所有的学习者都有大致相同的感受,总结成三
个字,就是---多,繁,杂.的确,有机化学如同化学海洋中的太平洋,它的
内容丰富,历史悠久,应用广泛,当然学习起来就会有一定的困难.可是,
我在学习了一个学年的有机化学之后,有一个深刻的体会:把学习有机化学
和了解相关的化学家结合起来,这样一来,记忆就变的比较深刻和清晰了.
现在我们大家熟知的有机化学的内容,都是由百多年来历史上一个个优
秀的化学家的成绩累积起来的,每一位化学家用他们的智慧和汗水建起了如
今气势磅礴的有机化学殿堂,这其中更不乏那些能工巧匠和独树一帜的"大
家".因此,每一个化学家都是一部活生生的有机化学教科书,了解他们的生
平,研究成果和重大贡献会让我们学习有机化学的道路变得轻松又意义深刻.
怎样才能把学习理论知识和了解化学家很好的统一起来呢 有一个好
办法就是-----有机人名反应.有机化学是一们富有个人特色和高度竞争性的学
科,化学家们已经发现了难以记数的各类化学反应,其中有相当数量的有机
反应是以一个或几个科学家的姓名来归类和命名的.有机人名反应是有机化
学的一大特色,许多有机人名反应的发现者都获得过NOBEL 奖.
接下来,我就把这一年来学习过的有机人名反应和相应的发明人按照字
母顺序进行介绍,希望能增加读者对这些重要反应的印象.
2.正文
2.1 BAEYER-VILLIGER 氧化
V.Baeyer.A;Villiger.V.Ber.Dtsh.Chem.Ges 1899 32.625
此反应的发明人,Adolf Vom Beayer 德国有机化学家,他一
生研究合成各种药物,靛蓝,吡啶,生物碱,酞类等有机染料和芳香族化合
物.Beayer提出的碳环化学张力学说和苯的向心式,为有机化学做出
了突出的贡献,我们在课本中第一章学到的"拜尔张力学说"就是这里的碳
环化学张力学说.Adolf Vom Beayer于1905年获得NOBE
L化学奖.
2.2 Claisen缩合反应.
Claisen,L ;Lowman,O,Ber.Dtsh Chem Ges 1887,20,651
Claisen同时还有几个比较熟知的以其名字命名的反应,如,Claisen重排,
Ireland -Claisen 硅酯基重排等.
2CH3COC2H5
O
EtO-Na+
EtOH
CH3CCH
O
COC2H5Na+
O
H+
CH3CCH2
O
COC2H5
O
COC2H5
O
+CH3COOC2H5
1.NaOH, THF
2.H3O+
CCH2COC2H5
OO
RR`
O
+ HOOOC-C6H5
RR
OH
+ C6H5COOO
RR
OH
C6H5C - O - O+
O
RR
OH
OOC
O
C6H5
RCR`
OH
+ C6H5COORCR`
O
+ C6H5COOH
2. 3 Clemmensen还原
C6H5CCH2CH2CH3
O
Zn
浓HCl
Hg-C6H5CH2CH2CH2CH3
CH3CH2CH2COCl
AlCl3
Clemmensen ,E,Ber,Dtsh,Chem, Ges, 1913.46.1837
2.4 Cope 消除反应
2.5 Diels-Alder 反应.
Diels和Alder是一对成功并且亲密的战友.同时Diels
也是Alder的老师.1945年,任基尔大学教授的Diels在指导
学生Alder完成学位之后退休了,1950年时,因与Alder合作
完成了Diels-Alder 反应从而获得1950年的NOBEL
化学奖.这个故事很好的说明了中国古代一个大文学家韩愈写过的一篇题为
《师说》的文章,其中就有几句是这样的:师者,所以传道,授业,解惑也,
弟子不必不如师,师不必贤于弟子,闻道有先后,术业有专攻,如是而已.
看来,世界上的真理都是相同的,无论古今与内外.
2.6 Fischer酯化
这个反应是一个非常基础的反应,在合成酯类化合物时应用广泛.Em
ilFischer 是德国化学家,生前被聘请为柏林大学的教授,要知道,受聘为
柏林大学的教授在教育界被认为是一项很高的荣誉.他不仅对糖类和嘌呤的
研究有重要的成果,而且提出了:酶的专一性理论.至今,这个酶化学的重
要理论仍普遍应用与生物和化学领域.EmilFischer于1902年获得NOBEL
化学奖.我们在学习过程中经常使用的Fischer投影式也是由他提出
来的,大大简化了有机化合物结构式的书写.
2.7 Grignard 反应
H
CR
O
OR'
H2OOHCR
O
+R'OH +
从有机卤化物和金属镁产生的格式试剂对亲电物质的加成反应称为格氏
反应.
COR'
O
R MgX +H3O+
RCH
OH
RRCH
O
R
MgX
H
Et2O
Grignard V C R, Acad SCI 1900.130.1322
格氏试剂在制取醇类化合物中的作用是十分重要的.他的发明人Victor
Grignard也有着传奇的经历.Grignard的家庭十分富裕,他的父亲经营着法国
的一家造船厂,因此,他从小就过着十分奢侈的生活,不求上进.直到他21
岁时,才翻然悔悟,毅然离开了富足的家庭,去里昂求学,在今后的刻苦学
习中,他不断的丰富着自己各个方面的知识,逐渐成长为一个拥有渊博知识
的学者.1901年,Grignard发现了格氏试剂及其的各种反应,获得了里昂大
学的博士学位,这位昔日的纨绔子弟,转变成了成绩斐然的博士,家乡为他
举行了隆重的庆祝会.写到这里,我自己又是感触良多.到底什么是科学的
品质,历史上和今天仍然有许多科学工作者是为了获得物质上的财富而进行
科学研究,但是我想,这样的目的一定不会取得如同之前所述的那些科学家
的成绩.Grignard的家庭并不贫穷,他完全可以如同儿时一样碌碌无为的生
活,之后生老病死,结果历史也不会留下什么痕迹.可是他却选择了另外一
条虽然艰辛却非常正确的道路,今天我这些渴望得到知识的学生们仍然在学
习Grignard当年的成绩,这是怎样一种成绩和财富 这才是真正的科学的意
义.
2.8 Hofmann 降解
Hofmann. A. W. Ber Dtsh Chem Ges 1881,
Hofmann对胺类化合物的研究贡献非常突出.除了这个反应以外,还有几个
胺类化合物的反应也是以他的名字命名的,如,Hofmann-Martius 反应和
Hofmann-Loffler-Freytag 反应.
2.9 KOLBE 电解偶联反应----脱羧反应
N
CH3
H3C
CH3
CH2CH2CH3OH-NH3CCHCH3H2OCH2++
CH3
CH3
2CH3C
O
OH
电解
CH3CH3
KOLBE -Schmitt 反应----羧基化反应
以上的两个反应,均是由Kolbe提出的.一个是脱羧的反应,一个是羧基化
的反应.Kolbe 同时 研究了一种反应的两个相反的方向,这在其他
的科学家研究中还是比较少见的.当然,他成功的因素应该有很多,不过这
样的科学研究思维是值得我们很好的借鉴的.尽量尝试不同方向的研究,说
不定就会有出乎意料的发现,这其实就是发散思维的最好体现了.
2.10 Michael 加成
a) Robinson 成环反应
比较这两个反应我们不难发现,实际上Robinson 成环反应就是分子内的
Michael加成,他们都利用了双键上的碳原子的亲核加成反应的机理,
如同氢键即可以在分子间生成也可以在分子内生成一样.Michael第一
次提出是在1887年,为什么当时的老Michael没有想到把它用到分子
内试试看呢 而事隔几十年之后,年轻的Robinson把这个机理从分子间拉到
了分子内,并且于1935年公开发表了的机理,获得了成功.当然,现在看来
不论是老Michael还是小Robinson都是成功的,可是我们要从他们成
功的道路上吸取那宝贵的经验.
从这个例子中还可以发现,Robinson 成环反应的最初作者有两个人,是
O
CH3
O
CH3
O
CH3
+
O
CHCHC
O
CHCH2C
O
CH(COOC2H5)2
EtO C
O
CH2COEt
O
N
CHCH2C
O
CH2COOH
Rapson 和Robinson .但是,该反应并没有象通常一样以第一作者的名字
Rapson命名,或者是命名为Rapson——Robinson反应.这个现象有些奇怪,
我想原因大概是因为有机人名反应并不是发明该反应的作者本人决定的,而
是由后来的使用者和学习者来命名的,Robinson在以后的科学生涯中继续保
持着很好的研究成绩,取得了很多的成果,有Robinson——Scholf A反应等,
因此后人就仅以Robinson的名字命名了上述反应.
2. 11 Staudinger反应
X—N3 → X—N = N—N = P R3 → X—N = P R3
Staudinger H ; Meyer J Helv Chim Acta 1919
Staudinger是德国化学家,主要从事高分子的科学的研究,创立了高分子
轨道学说,但是,Staudinger反应在有机化学方面也非常重要.因此可以说有
机化学是四大化学基础学科中的基础,很多优秀的高分子化学,材料化学和
生物化学等方面的科学家同时也都是优秀的有机化学家.Staudinger于1953
年获得的NOBEL 化学奖.
2. 12 Wittig 反应
Georg Wittig,Schollkopf ,U,Ber Dtsh Ch
em Ges1954
Georg Wittig,德国化学家, Wittig 反应是羧基化合物中的氧原子被有
机磷试剂中的次烷基取代,生成烯烃的反应,广泛用于许多有机物质的合成.
PBrH3
C
PCH3Br-
SN2
+
Triphenylphosphine
Bromomethane
M ethyltriphenyl-
phosphonium bromide
BuLi
THF
PCH2
M ethylenetriphenyl-
phosphorane
PCH2
3 . 结束语
以上列举的人名反应仅仅是有机合成中极小,极少的一部分.任何 一门
科学都是活着的科学,是不断发展的科学.我们在在学习的一些机理和反应,
教科书上印着的那些理论,有些是18 19 世纪的科学家提出和发现的,但是
到了今天,他们仍然显示出了强大的生命力.然而,在刚刚过去的
2003.2004.2005 年里,依然不断的有新的研究成果问世.我们不仅要学习经
典的成熟的理论知识,还要关心最新的科研成果,让自己跟上时代前进的步
伐,同时还应该努力了解那些已经逝去的科学家门的生平事迹,从他们的身
上学习长处,吸取经验.只有在即了解历史,有着眼未来的情况下,才能让
我们的学习充满意义,学习的激情自然而然的产生了.
仔细翻阅那些有着斐然成绩的化学家们的生平事迹,每一个人都是一部
极富色彩的传奇,他们不仅有过人的智慧,高尚的品质和情操还有坚忍不拔
的工作毅力和如火一般的工作热情.有着"不为五斗米折腰"的精神和"浪
子回头"的信念,当然也只有这样的科学家才能攀上那一座座科学的高峰.
其实,自然科学和人文社会科学本身就是溶为一体的,古希腊的自然科
学家不都是以哲学家自居的吗 而今的很多科学家也有着很深的文学造诣.
有机化学家合成了有机化学的殿堂,我们也应该学会用他们的理论和精
神来合成自己的人生天堂,合成我们每个人手中属于自己的未来.