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化学建筑师：凯库勒？范特霍夫！鲍林,化学史系列谈之七,授课老师：汪朝阳,1,化学建筑师：化学史系列谈之七授课老师：汪朝阳1,一、苯环结构：凯库勒、洛斯密德？,1、凯库勒生平,2、苯环结构学说,3、凯库勒的其他成就,4、谁是真金？,凯库勒,2,一、苯环结构：凯库勒、洛斯密德？ 1、凯库勒生平 2、苯环结,1829年生于德国，贵族血统中学擅长数学和制图，天才的建筑师1847年吉森大学学建筑，一年后拜师李比希（破案故事：教材P100）巴黎留学于杜马、日拉尔,1、凯库勒生平,弃建筑学转化学：,当时，受李比希的影响而放弃原来志愿、并改学化学的人，并非只凯库勒一个，还有以前学习法律、后来成为染料化学和染料工业奠定人的霍夫曼。另外，马里那克也是其中的一个，他是从数学转学化学的；艾伦迈尔也是这样，他以前的志愿是医学。,3,1829年生于德国，贵族血统中学擅长数学和制图，天才,1852年博士、大学助教，后伦敦医院工作1856年李比希、本生帮助下，回大学任讲师 李比希“大规模生产”之前，博士找工作不难，且2-3年后可升至教授这也难怪当年凯库勒亲人们为什么不赞成他改行了如何看待和应对学历贬值与时代进步？！,1、凯库勒生平,弃建筑学转化学：,本生（1811-1899）,4,1852年博士、大学助教，后伦敦医院工作1856年李,1858年比利时根特大学教授，此期间提出碳四价理论和碳链学说而开始出名1860年组织第一次世界化学大会1865年“梦”见苯环结构而威震江湖1867年德国波恩大学化学教授，创立波恩学派1877年波恩大学校长1896年去世（67岁）,1、凯库勒生平,一梦成名：,5,1858年比利时根特大学教授，此期间提出碳四价理论和碳链,凯库勒与波恩学派,6,凯库勒与波恩学派6,提出： 当年调转专业曾受家人的激烈反对以建筑学的观点研究化学先四价学说、碳链学说，后做梦而环交叉学科、交叉思维的成绩考研专业,2、苯环结构学说,意义： 理论上促进了化学理论的发展应用上促进了煤焦油化学工业炼焦工业和煤气工业的公害苯环结构学说的提出指导了染料、药品、炸药等有机产品的进一步合成,7,提出：2、苯环结构学说意义：7,合成染料工业： 1856年柏琴意外合成第一个人工染料苯胺紫1857年合成染料工业开始建立1858年A.W.霍夫曼碱性品红1869年第一种天然染料茜素被合成1882年拜耳合成靛蓝1884年刚果红染料19世纪后半叶“化学工业王冠”,苯环结构学说的影响,染料化学和染料工业奠定人A.W.霍夫曼（由学法律改投李比希门下）,8,合成染料工业：苯环结构学说的影响染料化学和染料工业奠定人8,医药化工：芳香族化合物为原料1859年柯尔贝合成水杨酸1889年F.霍夫曼合成阿司匹林1911年“六零六”1932年偶氮染料百浪多息具有抗菌作用，1935-1944年磺胺类药物,苯环结构学说的影响,9,医药化工：苯环结构学说的影响9,炸药的合成：1846年硝酸纤维素（炸药、人造纤维）1868年硝化棉火药，奠定近代炸药的基础1846年硝化甘油（炸药、治疗心机绞痛药物），1867年诺贝尔安全硝化甘油1863年TNT苦味酸,苯环结构学说的影响,10,炸药的合成：1846年硝酸纤维素（炸药、人造纤维）186,除结构学说（碳四价、碳链、苯环）等重大理论成就外，还有关于重氮化合物、偶氮化合物的实验研究。化学教育大家：创立波恩学派编辑有机化学教科书，创“芳香族化合物”之名。1860年发起组织第一次世界化学大会。1895年，凯库勒由德皇威廉二世封为贵族1896年7月13日病故后，为了纪念这位杰出的有机化学家，德国染料工业界于1903年在波恩大学为凯库勒建立了一座铜像，正对化学系大楼。,3、凯库勒的其他成就,11,除结构学说（碳四价、碳链、苯环）等重大理论成就外，还有关于,4、谁是真金？, 迟来的争议：1989年化学史坛地震1861年洛斯密德自费出版了晦涩难懂的化学研究一书，其中涉及许多分子结构式，提出芳香化合物的环状符号1865年读过该书的凯库勒沽名钓誉？130年后一场苯环结构创始人之争（教材P106-107，还涉及法国化学家劳伦）,12,4、谁是真金？ 迟来的争议：12,洛斯密德生平：,1821年生于捷克农村少显天赋，牧师极力怂恿其父母送其上高中大学毕业自开化学公司后其他化学公司打工1854年维也纳中学教师，教化学和物理，期间出版化学研究1866年受人极力推荐进维也纳大学任讲师1868年副教授1875年正教授1877年物理系系主任于本科学历极不寻常1895年去世（74岁）,13,洛斯密德生平：1821年生于捷克农村少显天赋，牧师,4、谁是真金？,才华杰出：洛斯密德对有机分子结构的描述（如重叠键表示双键、三键，环丙烷问世21年前预言其存在，芳香环分子模型），与现代分子模型理论惊人相似“要是凯库勒能够认识到并且承认洛斯密德的天赋，那么，分子模型的理论也许会早一个世纪与我们面世。”阿佛加德罗常数的计算推导,14,4、谁是真金？才华杰出： 14,4、谁是真金？,是金子总是要闪光的：洛斯密德一生为人谦逊、淡泊名利高尚的品德推迟了优先权的争议130多年来凯库勒生前死后风光无限，而洛斯密德在有机化学界依然默默无闻事隔一个多世纪，探其是非曲直是因为“这（苯环结构）是十九世纪最伟大的成就之一，通过X射线和核磁共振谱分析证实了分子结构确实象模型所展示的那样”。,15,4、谁是真金？是金子总是要闪光的：15,二、立体化学学说：范特霍夫、勒贝尔,1、范特霍夫生平,2、立体化学的产生,3、范特霍夫其他主要成就,4、勒贝尔,范特霍夫,16,二、立体化学学说：范特霍夫、勒贝尔 1、范特霍夫生平2、立体,父子之争,先见之明,诗歌之恋,实验之差,名师之言,成名之作,博士论文,求职之路,伟人之母,1、 范特霍夫生平,17,父子之争 先见之明 诗歌之恋 实验之差 名师之言 成名之作,1852年生于荷兰鹿特丹一个医生之家神童小学受化学教师的影响而喜欢化学法律（政界）与化学（理科）争执，前途折衷先学工科（父亲有先见之明？）1869年入高等工业专门学校学应用化学。,父子之争：,1、 范特霍夫生平,18,1852年生于荷兰鹿特丹一个医生之家神童小学受化,先见之明：假期糖厂实习后觉得毕业后做技师无趣，志于改学理论化学，努力学习提前一年毕业（态度决定人生）1871年入莱顿大学学数学范特霍夫认为先学物理学和高等数学可以为学好化学做准备数学才能和浪漫风格是范特霍夫以后成功的两大支柱，分别对应着其成名的两大学科领域,1、 范特霍夫生平,19,先见之明：1、 范特霍夫生平 19,诗歌之恋：大学期间深爱文学，尤其作诗自己的诗集请一位诗人评论，诗人回信“看了这些就知道你缺乏古典语言知识。”从此，决心专攻化学，但学余仍爱拜读拜伦、海涅等人的诗，不屑于学究的生活方式化学史上爱好文学还有门捷列夫，写诗歌的名家还有戴维、R.霍夫曼（1937-）。,1、 范特霍夫生平,20,诗歌之恋：1、 范特霍夫生平 20,实验之差：专科期间很有创造性，但实验技术很笨拙志于改学理论化学另一原因1872年转学到波恩大学学化学老师与同学眼中默默无闻，甚至不擅长实验而为人笑柄成名之后大惊同窗贵在扬长避短,1、 范特霍夫生平,21,实验之差：1、 范特霍夫生平 21,名师之言：拜师波恩学派，范特霍夫对先生万分崇拜，导师凯库勒对他毫无留心范特霍夫未引起注意，非凯库勒偏心1874年辞别导师，凯库勒建议“不要忙于求职业，还是在较有名声的大学里继续深造的好。”听从名师良言，巴黎留学于法国结构化学权威武兹的实验室，偶然认识同样浪漫诗人风度与远大理想同学勒贝尔。,1、 范特霍夫生平,22,名师之言：1、 范特霍夫生平 22,成名之作：半年后因弟弟求学需要，1874年6月不得不中断留学生活而早日取得博士学位自谋生计1874年9月提出碳四面体假说以荷兰文发表（22岁），影响面很小1875年以法文出版其立体化学方面的论文，内容引起争议1876年底，德文版空间的化学出版后，一夜闻名。,1、 范特霍夫生平,23,成名之作：1、 范特霍夫生平 23,博士论文：1874年12月以在波恩大学实验室的工作通过博士学位博士论文不是成名之作，内容一般，但于谋生有利科学史上带有划时代意义的理论，往往是不易通过学位审查这一关的。,1、 范特霍夫生平,24,博士论文：1、 范特霍夫生平 24,1875年开始找中学教师职业论文一石千浪，职业一年零二个月无着落1876年3月荷兰国立兽医学校任物理化学助教1877年莱比锡大学名教授柯尔贝猛烈攻击范特霍夫的理论为“飞马行空”的幻想，“兽医学校中可能有优良种马”，经此“炒作”名气更大1877年9月阿姆斯特丹大学化学讲师1878年10月化学教授（25岁，求职2年半后）发表“科学与幻想”的就职演说，竭力推崇科学想象力。,求职之路：,25,1875年开始找中学教师职业论文一石千浪，职业一年零,伟人之母：1887年与奥斯特瓦尔德合编的物理化学杂志创刊，共同创造了物理化学学科1896年出国任柏林大学名誉教授1901年获首届诺贝尔（Nobel）化学奖，应其母之言用之于高尚的（Noble）慈善、教育等事业亲自送牛奶的牧场化学家（教材P114）1911年因肺结核去世（59岁）,1、 范特霍夫生平,26,伟人之母：1、 范特霍夫生平 26,2、 立体化学的产生,有关立体化学产生的著名化学家,碳四面体学说的提出,系统性和坚定性,难得的佳话,27,2、 立体化学的产生有关立体化学产生的著名化学家 碳四面体学,1848年巴斯德拆分外消旋酒石酸,有关立体化学产生的著名化学家：,2、 立体化学的产生,巴斯德（上、左师范、生物）,28,1848年巴斯德拆分外消旋酒石酸有关立体化学产生的著名化,1874年碳四面体学说,有关立体化学产生的著名化学家：,2、 立体化学的产生,在理解范特荷夫的立体化学理论方面曾有这么一个哲学故事： 按照范特荷夫的发现，甲烷分子是一种正四面体的立体结构，每个面上顶角为109度。 有位学生对老师说：“在实验室里，当这种气体通过一段玻璃导管吹到手背上，那种轻柔的感觉怎么也无法想象出它的立体结构。” 范特荷夫笑了，他风趣地告诉学生： “个体和群体的差异是无法靠想象来判断的。当你在夏天的海滩边，躺在沙滩上，尽情地往身上撒着细细的沙子，享受阳光和闲暇时，你不会想到每一粒沙子在显微镜下，会有那么多锋利的角。”,29,1874年碳四面体学说有关立体化学产生的著名化学家：2、,E.费歇尔糖类异构研究（1902年第二届诺贝尔化学奖得主）,有关立体化学产生的著名化学家：,2、 立体化学的产生,E. 费歇尔（Email Fischer，1852-1919）,30,E.费歇尔糖类异构研究（1902年第二届诺贝尔化学奖得主,1885年拜耳张力环理论（1905年第五届诺贝尔化学奖得主）1890年，萨赫斯环己烷的无张力环概念1925年，哈沃斯（W H Haworth）构象概念1950年以后，巴顿（D H R Barton）提出和发展了“构象分析”概念。,有关立体化学产生的著名化学家：,拜耳（Adolf von Baeyer，1835-1917）,31,1885年拜耳张力环理论（1905年第五届诺贝尔化学奖得,碳四面体学说的提出：1874年初巴黎相逢时类似的风度与雄心1874年9月范特霍夫发表后二个月，勒贝尔也发表了类似的论文类似地也只有11页两人分别独立地提出了划时代的里程碑，但时间上范特霍夫早二个月（具体过程参考教材P110-112）,2、 立体化学的产生,32,碳四面体学说的提出：2、 立体化学的产生32,系统性和坚定性：范特霍夫的理论更系统、更清楚1877年受到柯尔贝批评时，勒贝尔畏缩了，甚至企图否认自己的观点范特霍夫没有德布罗意波的提出,2、 立体化学的产生,德布罗意,33,系统性和坚定性：2、 立体化学的产生德布罗意33,难得的佳话：二人从未因为碳四面体学说的优先权有过争议1887年第二次出版空间的化学，范特霍夫在卷头插入了给勒贝尔的献词。,2、 立体化学的产生,物理化学“三剑客”之一：范特霍夫（下面讲）,34,难得的佳话：2、 立体化学的产生物理化学“三剑客”之一：34,物理化学创始人之一：1884年化学动力学研究1885-1886年间稀薄溶液理论（具体过程参考教材P112-115）,3、范特霍夫的其他主要成就,物理化学“三剑客”之二：阿伦尼乌斯（Svante August Arrhennius，1859-1927）,35,物理化学创始人之一：3、范特霍夫的其他主要成就物理化学“,其贡献涉及三大领域，每一个领域的成就足以使其成为大化学家关键的天才时期1874-1887年（22-35岁）论资排辈,3、范特霍夫的其他主要成就,物理化学“三剑客”之三：奥斯特瓦尔德（右，其与阿累尼乌斯在一起）,36,其贡献涉及三大领域，每一个领域的成就足以使其成为大化学家,1847年生技术学校毕业后在A.巴拉尔和A.武兹处工作1874年独立发表立体化学学说论文1930年去世法国有机化学家研究立体化学和石油生产中的化学问题,4、 勒贝尔,J A Le Bel（1847-1930）,37,1847年生4、 勒贝尔J A Le Bel37,现代化学结构的奠基人：鲍林,1、理论有机化学的发展,2、鲍林生平,3、鲍林主要成就,4、鲍林与中国理论有机化学,38,现代化学结构的奠基人：鲍林1、理论有机化学的发展,结构化学、有机化学、物理化学的融合结构有机化学、物理有机化学、量子化学 苯环结构理论：1931年休克尔分子轨道法1931-1933年鲍林共振论,1、 理论有机化学的发展,休克尔（1896-1980）,39,结构化学、有机化学、物理化学的融合结构有机化学、物理,家境困难：1901年生于美国俄勒冈州波特兰市父亲药剂师，开药房自幼爱好化学9岁丧父1917年入俄勒冈州农学院化学工程系由于母亲病重、家境困难而退学，于1919-1920年在该学院当定量分析教师的助手。,2、鲍林生平,鲍林（1922年毕业照）,40,家境困难：2、鲍林生平鲍林40,名师指点：1922年本科毕业后考取加里福尼亚理工学院中著名物理化学和分析化学家诺伊斯的研究生，自称是一生中最幸运的一年1925年获博士学位，导师十分赏识1926-1930年间二度赴欧洲著名科学家如薛定谔、玻尔、布拉格等的实验室游学1927年回母校执教。,2、鲍林生平,41,名师指点：2、鲍林生平41,成就不断：1928年提出鲍林规则1931年晋升教授（30岁），创立杂化轨道理论1931-1933年提出共振论1932年提出电负性标度,2、鲍林生平,42,成就不断：2、鲍林生平42,成就不断：1933年，美国科学院最年轻的院士（32岁）1951年与柯里合作研究氨基酸与多肽，提出蛋白质-螺旋体模型。,2、鲍林生平,鲍林和他所提出的蛋白质模型,43,成就不断：2、鲍林生平鲍林和他所提出的蛋白质模型 43,梅开二度：1954年因研究化学键获诺贝尔化学奖1962年因维护世界和平反对非正义战争获诺贝尔和平奖唯一一位单独两次获得诺贝尔奖的人1994年去世（93岁）长寿秘诀是吃VC舌战群儒！,2、鲍林生平,44,梅开二度：2、鲍林生平44,科研方面：到1968年为止，发表论文350篇研究主要涉及化学键的本质（如上所列）1932年预言惰性气体可以与其他元素化合1962年为第一个惰性气体化合物XePtF6所证实。教育方面：和著名画家R.海沃得合著出版有分子建筑术，受到国际出版界和科学界好评，英国Nature杂志称之为“一件迷人的艺术品”。,3、 鲍林主要成就,45,科研方面：到1968年为止，发表论文350篇,1973年、1981年鲍林两次来中国访问和讲学北京大学量子化学家唐有祺（院士）为鲍林博士生中国科学院福建物质结构研究所卢嘉锡（1915-2001）院士受过鲍林指导唐敖庆院士（1915-2008）：提出分子轨道图形理论吉林大学化学系著名量子化学家和化学教育家蒋明谦院士（1910-1995）：提出有机物同系线性规律国外称蒋氏（蒋-戴）定律中国科学院化学所教授,4、鲍林与中国理论有机化学（教材P121-122）,46,1973年、1981年鲍林两次来中国访问和讲学北京大学,1写出下列物质（或元素）的化学式（或常见代号），并写出一句与之相关的话： 铂 苯 甲烷 维生素C 2苯环结构学说有何意义？简述其提出年代前后煤焦油工业（染料、医药、炸药）的发展概况。 3凯库勒、范特荷夫的思维方式各有何特点？给我们什么启示？ 4从范特荷夫的时代背景和其求职历程，谈谈你对知识贬值和就业前景的看法。,本讲思考题,47,1写出下列物质（或元素）的化学式（或常见代号）,5简述立体化学（碳四面体学说）的诞生过程，并谈谈你对权威的看法。 6从理论有机化学的发展史，说说有机化学、结构化学、物理化学三者之间的关系？谈谈你的大学化学系各门课程设置目的的理解和学习后的整体感受（该问大学毕业时再做，如果还记得的话）。 7两次独立荣获诺贝尔奖的男性科学家是 。,本讲思考题,48,5简述立体化学（碳四面体学说）的诞生过程，并谈,
