卡爾·齊格勒
卡爾·沃爾德馬爾·齊格勒 Karl Waldemar Ziegler | |
|---|---|
 Karl Ziegler | |
| 出生 | 11月26日, 1898年 黑爾薩, 德國 |
| 逝世 | 1973年8月12日（74歲） 米爾海姆, 德國 |
| 國籍 | 德國 |
| 母校 | 馬爾堡大學 |
| 知名於 | 齊格勒-納塔催化劑 |
| 獎項 | 李比希獎章（1935年） 諾貝爾化學獎 (1963年) |
| 科學生涯 | |
| 研究領域 | 有機化學，聚合物化學 |
| 機構 | 亞琛工業大學 馬克斯·普朗克煤研究所 |
| 博士導師 | 卡爾·馮·奧沃斯 |
卡爾·齊格勒（Karl Waldemar Ziegler，1898年11月26日—1973年8月11日），德國化學家。在聚合反應催化劑研究方面有很大貢獻，並因此與意大利化學家居里奧·納塔共同獲得1963年諾貝爾化學獎。
早年
[編輯]齊格勒出生於德國卡塞爾附近的海爾薩，父親是一位路德派牧師，他是家中的次子[1]。讀小學時，一本物理教材激發了他對科學的興趣，使他開始廣泛閱讀科技書籍。他父親還把他介紹給一些有名的科學家，比如研究白喉疫苗的埃米爾·阿道夫·馮·貝林[2]。高中最後一年，他獲得了最優秀學生獎。他進入馬爾堡大學就讀，由於出色的科學知識，他跳過了最初的兩個學期。但1918年時，他被徵召入伍，參加一戰，暫時中斷了學業[3]。1920年，齊格勒在卡爾·馮·奧沃斯教授指導下獲得博士學位[1] 。
科學成就
[編輯]1923年，齊格勒取得講師資格，曾在馬爾堡大學和法蘭克福大學短期執教。1926年起他任海德堡大學教授。隨後十年一直在海德堡大學執教和研究有機化學。1936–1945他擔任哈雷-維滕貝格大學教授並任化學所所長，同時任芝加哥大學訪問教授。戰後齊格勒積極參加了德國化學會的建立工作，並擔任了五年主席工作，並於1954-1957年間擔任德國石油科學與煤化學學會主席。
穩定自由基的研究
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卡爾·齊格勒攻讀博士學位時發表的第一篇重要文章就是如何從甲醇合成加酸顯色的鹽類，早期的研究已經證實加酸顯色的鹽類其中的叔碳自由基（R3C·）中的取代基團R必須是芳香基團。齊格勒試圖合成類似的三級穩定自由基，1923年他成功合成了1,2,4,5-四苯烯丙基自由基，1925年合成了五苯環戊二烯自由基，這兩種化學物質都比一般的叔碳自由基（如摩西·岡伯格首先發現的三苯甲基自由基）要穩定。他對於叔碳自由基穩定性的興趣讓他發表了大量的闡述位阻與電子效應和乙烷衍生物離解關係的文章[4]。
雜環化合物研究
[編輯]齊格勒使用氨基鋰和氨基鈉等強鹼，完成了端基為氰基的長鏈烴類化合物的環化反應，反應中最初形成的環狀化合物可以轉化成所需的多環酮。用齊格勒的方法製取的大環脂肪酮，產量可達到60%-80%。這一方法的典型應用是生產由拉沃斯拉夫·魯日奇卡首先闡明結構的麝香酮[5]。齊格勒的合成方法中的一個重要步驟是在高度稀釋的溶液中進行反應，這樣可以增加分子內環化的幾率，減少分子間互相的反應，這被稱為魯格利-齊格勒稀釋原理。1933年他出版了這方面的專著，1935年因對叔碳自由基的研究和雜環化合物合成而獲得李比希獎章。
烴基鋰與活性聚合
[編輯]1930年齊格勒以金屬鋰和鹵代烴為反應物，合成了有機鋰試劑。有機鋰試劑在反應中容易形成碳負離子，可以進攻有取代基團的碳碳雙鍵，因此成為有機化學家重要的合成工具。20年後，這一發現也幫助齊格勒發現了新的聚合反應技術。1927年齊格勒發現將烯烴分子加入苯異丙基鉀的乙醚溶液中時，顏色立刻從紅色變為黃色。他實際上觀察到的是有機鹼金屬化合物進攻烯烴的碳碳雙鍵產生自由基的過程。進一步的工作發現，可以通過不斷加入丁二烯分子到溶液中來得到鏈長越來越長的聚丁二烯，其末端的陰離子可以保持活性，不易終止，這被稱為「活性聚合」。
齊格勒催化劑與聚乙烯
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1943-1969年齊格勒擔任位於魯爾區米爾海姆的馬克斯·普朗克煤研究所所長，從事有機金屬化合物在催化劑上的應用。此時乙烯已經可以作為煤氣的副產品大量供應。由於成本低廉且和煤炭關係密切，齊格勒開始進行有關乙烯的實驗，以從乙烯合成高分子量聚乙烯為目標。他使用烷基鋁作為引發劑，卻發現鏈終止的速率要大於鏈增長的速率，這使得產品總是乙烯的二聚物，1-丁烯。齊格勒最終發現是烷基鋁中含有的鎳鹽提高了鏈終止的速率，他希望找到另一種金屬的鹽可以降低鏈終止速率。齊格勒和他的學生Breil發現了鈦鹽不會提高鏈終止速率，而會大大提高鏈增長速率。他將乙烯在常溫常壓下通過三氯化鈦和烷基鋁的混合物，得到了高分子量的聚乙烯。1952年齊格勒將專利賣給了意大利的Montecatini公司，當時居里奧·納塔正在該公司作諮詢工作。納塔稱這一類催化劑為「齊格勒催化劑」並且對它的催化能力和未來在聚丙烯等等規聚合上的前景十分有興趣。
個人生活
[編輯]1922年，齊格勒和瑪麗亞·庫爾茲結婚，他們有兩個子女，厄爾哈特和瑪麗安娜[6] 。他的女兒瑪麗安娜·齊格勒成為了醫學博士，兒子厄爾哈特·齊格勒成為了物理學家和專利員。齊格勒和他的妻子是藝術的愛好者，特別喜歡繪畫。他們夫婦喜歡在生日和節日時互贈繪畫。他們收藏的繪畫被收入基金會，建立了繆爾海姆齊格勒藝術博物館。除了在科學上有諸多成就外，他也有多項專利。通過和馬克·普朗克研究所的專利協議，齊格勒成為了很富裕的人。他用自己的財產創立了有四千萬馬克的齊格勒基金會來支持科學研究。
參考文獻
[編輯]- ^ 1.0 1.1 Sherby, Louise. The Who's Who of Nobel Prize Winners 1901–2000 Fourth. Westport, CT: Oryx Press. 2002. ISBN 1-57356-414-1.
- ^ Eisch, John J. Karl Ziegler: Master Advocate for the Unity of Pure and Applied Research. Journal of Chemical Education. 1983, 60 (12): 1009–1014. doi:10.1021/ed060p1009.
- ^ Haenel, Matthias. Historical Sites of Chemistry: Karl Ziegler (PDF). Booklet. Max-Planck-Institute for Coal Research. 8 May 2008 [9 April 2010]. （原始內容存檔 (PDF)於2020-04-16） （德語）.
- ^ Bonnesen, Peter V. Laylin K. James , 編. Nobel Laureates in Chemistry, 1901–1992 3. Washington, D.D.: Chemical Heritage Foundation. 1993: 449–455. ISBN 0-8412-2690-3.
- ^ Oesper, Ralph E. Karl Ziegler. Journal of Chemical Education. September 1948, 25 (9): 510–511. doi:10.1021/ed025p510.
- ^ Bawn, C.E.H. Karl Ziegler. Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society (The Royal Society). Nov 1975, 21: 569. JSTOR 769696.
