Карл Циглер - Karl Ziegler

Эта статья про немецкого химика. Об оперном теноре см. Карл Циглер (тенор).
Карл Циглер
Карл Циглер Nobel.jpg
Карл Циглер
Родившийся
Карл Вальдемар Циглер

26 ноября 1898 г.
Helsa возле Кассель, Германская Империя
Умер12 августа 1973 г.(1973-08-12) (74 года)
Мюльхайм, Западная Германия
НациональностьГермания
Альма-матерМарбургский университет
ИзвестенКатализатор Циглера-Натта
Процесс Циглера
Бромирование Воля-Циглера
Реакция Торпа-Циглера
Алюминийорганическая химия
Литийорганический реагент
НаградыМедаль Либиха (1935)
Крест военных заслуг 2-й класс (1940)
Кольцо Вернера фон Сименса (1961)
Нобелевская премия по химии (1963)
Научная карьера
ПоляОрганическая химия
УчрежденияУниверситет Гете во Франкфурте
Гейдельбергский университет
Галле-Виттенбергский университет Мартина Лютера
Институт Макса Планка für Kohlenforschung
ДокторантКарл фон Ауверс

Карл Вальдемар Циглер (26 ноября 1898 г. - 12 августа 1973 г.) Немецкий химик кто выиграл Нобелевская премия по химии в 1963 г., с Джулио Натта, для работы над полимеры. Нобелевский комитет признал его «прекрасную работу по металлоорганическим соединениям [которые] ... привели к новым реакциям полимеризации и ... проложили путь для новых и очень полезных промышленных процессов».[1] Он также известен своей работой с участием свободные радикалы, многочленные кольца и металлоорганические соединения, а также развитие Катализатор Циглера-Натта. Одной из многих наград, полученных Циглер, была Кольцо Вернера фон Сименса в 1960 г. совместно с Отто Байер и Уолтер Реппе, для расширения научных знаний и технического развития новых синтетические материалы.[2]

биография

ранняя жизнь и образование

Карл Циглер родился 26 ноября 1898 года в г. Helsa возле Кассель, Германия и был вторым сыном Карла Циглера, лютеранского священника, и Луизы Ралль Циглер.[3] Он учился в начальной школе Кассель-Беттенхаузен. Вводный учебник по физике впервые пробудил интерес Зиглера к науке. Это побудило его проводить эксперименты у себя дома и много читать, помимо школьной программы. Он также познакомился со многими известными людьми через своего отца, в том числе Эмиль Адольф фон Беринг, признанный для вакцины против дифтерии.[4] Его дополнительные исследования и эксперименты помогают объяснить, почему он получил награду как самый выдающийся ученик на последнем году обучения в средней школе в Касселе, Германия.[4] Учился в Марбургский университет и смог пропустить первые два семестра обучения из-за обширных базовых знаний. Однако его учеба была прервана, так как в 1918 году он был отправлен на фронт в качестве солдата. Первая Мировая Война.[5] Он получил докторскую степень. в 1920 г., обучаясь у Карл фон Ауверс.[3] Его диссертация была на тему «Исследования семибензола и связанных с ним ссылок», по результатам которой было опубликовано три публикации.[5]

Карьера

Карл Циглер проявил тягу к науке в раннем возрасте. Он учился в школе и быстро получил докторскую степень. Марбургский университет в 1920 году. Вскоре после этого он кратко читал лекции в Марбургском университете и Франкфуртский университет.

В 1926 году он стал профессором Гейдельбергский университет где он провел следующие десять лет, исследуя новые достижения в области органической химии.[6][7] Он исследовал стабильность радикалов на трехвалентном углероде, что привело его к изучению металлоорганических соединений и их применению в своих исследованиях. Он также работал над синтезом многочленных кольцевых систем.[7] В 1933 году Циглер опубликовал свою первую крупную работу по большим кольцевым системам «Vielgliedrige Ringsysteme», в которой изложены основы принципа разбавления Ругли-Циглера.[8]

Институт Макса Планка по исследованию угля.

В 1936 году он стал профессором и директором Химического института (Chemisches Institut) Университет Галле / Заале, а также был приглашенным лектором в Чикагский университет.[7] Зиглер, который был Член-покровитель из SS[9] получил Крест военных заслуг 2-й класс в октябре 1940 г.[10]

С 1943 по 1969 год Зиглер был директором Институт Макса Планка по исследованию угля (Max-Planck-Institut fur Kohlenforschung), ранее известный как Институт исследования угля кайзера-Вильгельма (Kaiser-Wilhelm-Institut fur Kohlenforschung) в Мюльхайм-ан-дер-Рур в качестве преемника Франц Фишер.[8]

Карлу Циглеру приписывают большую часть послевоенного возрождения химических исследований в Германии, и он помог основать Немецкое химическое общество (Gesellschaft Deutscher Chemiker) в 1949 году. Он был президентом в течение пяти лет.[7][11] Он также был президентом Немецкого общества нефтегазовой науки и углехимии (Deutsche Gesellschaft für Mineralölwissenschaft und Kohlechemie) с 1954 по 1957 год.[7]В 1971 году Лондонское Королевское общество избрало его иностранным членом.[7]

Личная жизнь

В 1922 году Зиглер женился на Марии Курц.[2] У них было двое детей, Эрхарт и Марианна.[3] Его дочь, доктор Марианна Зиглер Витте, была доктором медицины и вышла замуж за главного врача детской больницы (в то время) в Руре. Его сын, доктор Эрхарт Циглер, стал физиком и патентным поверенным. Помимо детей, у Карла Циглера пятеро внуков от дочери и пятеро от сына.[1] По крайней мере, один из его внуков, Кордула Витте, присутствовал на приеме Нобелевской премии, так как есть фотография, на которой они оба счастливо танцуют.[5] Циглер любил путешествовать по миру со своей семьей, особенно в круизах. Он даже планировал специальные круизы и самолеты для наблюдения за затмениями. Карл Циглер заболел во время круиза по наблюдению за затмением 1972 года со своим внуком. Он умер через год.[6]

Циглер и его жена были большими любителями искусства, особенно картин. Карл и Мария дарили друг другу картины на дни рождения, Рождества и юбилеи. Они собрали большую коллекцию картин, не обязательно одного определенного периода, но картин, которые им нравились. Мария, будучи заядлым садовником, особенно любила цветочные картины художника. Эмиль Нольде, Эрих Хекель, Оскар Кокошка, и Карл Шмидт-Ротлуф. Карлу нравились фотографии мест, которые он и его жена называли домом, в том числе фотографии Галле и Рурская долина. Сорок два изображения из их общей коллекции были включены в фонд, завещанный Художественному музею Мюльхайма Циглера.[12]

Карл Циглер был человеком многих открытий и обладателем множества патентов. В результате своего патентного соглашения с Институтом Макса Планка Циглер был богатым человеком. На часть этого богатства он учредил Фонд Циглера с примерно 40 миллионами немецких марок для поддержки исследований института.[6] Другой однофамилец - Karl-Ziegler-Schule, городская средняя школа, которая была основана 4 декабря 1974 года и переименовала ранее существовавшую школу. Школа находится в Мюльхайме, Германия.[12]

Карл Циглер умер в Мюльхайм, Германия 12 августа 1973 года и его жена в 1980 году.

Научные достижения

На протяжении всей своей жизни Циглер был ревностным защитником необходимой неделимости всех видов исследований. По этой причине его научные достижения варьируются от фундаментальных до наиболее практических, а его исследования охватывают широкий круг тем в области химии. Будучи молодым профессором, Циглер задал вопрос: какие факторы способствуют диссоциация углерод-углеродных связей в замещенных этан производные? Этот вопрос должен был привести Зиглера к изучению свободные радикалы, металлоорганические соединения, кольцевые соединения, и наконец, процессы полимеризации.[4]

Свободнорадикальные соединения

Пример трех трехвалентных свободных радикалов углерода. 1. 1,2,4,5-тетрафенилаллил. 2. пентафенилциклопентадиенил. 3. трифенилметил.

Еще будучи докторантом Марбургский университет, Циглер опубликовал свою первую крупную статью, в которой показал, как галохромные (R3C+Z−) соли могут быть получены из карбинолов. Предыдущая работа оставила впечатление, что галохромные соли или свободные радикалы (R3C •) требуют, чтобы R был ароматный. Ему было предложено попытаться синтезировать аналогично замещенные свободные радикалы, и он успешно получил 1,2,4,5-тетрафенилаллил в 1923 году и пентафенилциклопентадиенил в 1925 году. Эти два соединения были намного более стабильными, чем предыдущие трехвалентные свободные радикалы углерода, такие как трифенилметил. Его интерес к стабильности трехвалентных углеродных свободнорадикальных соединений привел его к публикации первой из многих публикаций, в которых он стремился идентифицировать стерические и электронные факторы, ответственные за диссоциацию гексамещенных производных этана.[13]

Многокомпонентные кольцевые соединения

В работе Циглера с многочленными кольцевыми соединениями также использовалась реакционная природа соединений щелочных металлов. Он использовал сильные основания, такие как литиевая и натриевая соли аминов, чтобы осуществить циклизацию длинноцепочечных углеводороды обладающие концевыми цианогруппами. Первоначально образованное кольцевое соединение затем превращали в желаемый макроциклический кетон. Синтетический метод Циглера, который включал проведение реакций при высоком разбавлении для улучшения внутримолекулярный циклизация по сравнению с конкурирующими межмолекулярными реакциями, привела к выходам, превосходящим выходы существующих процедур (Лейлин): он смог получить алициклические кетоны с большим кольцом, C14 в C33, с выходами 60–80%.[4] Выдающимся примером этого синтеза было получение Muscone, ароматный принцип животного мускуса Леопольд Ружичка.[11] Циглер и его сотрудники опубликовали первую из своей серии статей по получению больших кольцевых систем в 1933 году. За свои работы в этой области и в свободнорадикальной химии он был награжден Мемориальной медалью Либиха в 1935 году.[13]

Металлоорганические соединения

Работа Циглера со свободными радикалами привела его к органическим соединениям щелочных металлов. Он обнаружил, что расщепление эфира открыло новый метод получения алкилов натрия и калия,[11] и обнаружили, что эти соединения можно легко превратить в гексамещенные производные этана. Природу заместителя можно легко и систематически изменять, используя этот способ синтеза, просто изменяя идентичность исходного материала простого эфира.[13]

Литий-алкилы

Позже, в 1930 году, он непосредственно синтезировал алкилы и арилы лития из металлического лития и галогенированных углеводородов. 4Li + 2RX - 2RLi Этот удобный синтез стимулировал многочисленные исследования реагентов RLi другими, и теперь литийорганические реагенты являются одним из самых универсальных и ценных инструментов химика-синтетика. Собственное исследование Циглера алкилов лития и олефинов должно было привести непосредственно к открытию им новой технологии полимеризации примерно 20 лет спустя.

Живая полимеризация

В 1927 году он обнаружил, что когда олефин стильбен добавляли к раствору фенилизопропилкалия в этиловом эфире, происходило резкое изменение цвета с красного на желтый. Он только что наблюдал первое присоединение щелочно-органического соединения металла через двойную связь углерод-углерод. Дальнейшая работа показала, что он может последовательно добавлять все больше и больше олефинового углеводорода. бутадиен к раствору фенилизопропилового калия и получить длинноцепочечный углеводород с реакционноспособным калиевым концом, еще не поврежденным. Олигомеры такие как они были предшественниками так называемого "живые полимеры "

Полиэтилен

Основная статья: полиэтилен

Поскольку Зиглер работал в Институт Макса Планка по исследованию угля, этилен был легко доступен как побочный продукт угольного газа. Из-за дешевизны этилена и его актуальности для угольной промышленности Циглер начал экспериментировать с этиленом и поставил перед собой цель синтезировать полиэтилен с высокой молекулярной массой. Его попытки были сорваны, потому что продолжала происходить конкурирующая реакция элиминирования, вызывающая аномальный результат: вместо того, чтобы превращать этилен в смесь высших алкилов алюминия, его димер, 1-бутен, был почти единственным продуктом. Было высказано предположение, что должен присутствовать загрязнитель, чтобы вызвать эту неожиданную реакцию удаления,[13] В конечном итоге было установлено, что причиной этого были следы солей никеля. Зиглер осознал важность этого открытия; если соль никеля может иметь такое сильное влияние на протекание реакции этилен-алюминийалкил, то, возможно, другой металл может задерживать реакция элиминации. Циглер и его ученик Х. Брейль обнаружили, что соли хром, цирконий, и особенно титан не способствует удалению R2AlH, а, напротив, значительно ускоряет реакцию "роста". Простое пропускание этилена при атмосферном давлении в каталитическое количество TiCl3 и Et2AlCl, растворенных в высшем алкане, привело к быстрому осаждению полиэтилена. Циглер смог получить полиэтилен с высокой молекулярной массой (MW> 30 000) и, что наиболее важно, делать это при низком давлении этилена. У группы Циглера внезапно появилась процедура полимеризации этилена, превосходящая все существующие процессы.

Катализатор Циглера-Натта

Основная статья: Катализатор Циглера-Натта

В 1952 году Циглер раскрыл свои катализатор компании Монтекатини в Италии, для которой Джулио Натта выступал в качестве консультанта. Натта обозначил этот класс катализаторов как «катализаторы Циглера» и чрезвычайно заинтересовался их способностью и потенциалом стереорегулярной полимеризации α-олефинов, таких как пропен.[13] Циглер, тем временем, сосредоточился в основном на крупномасштабном производстве полиэтилен и сополимеры этилен и пропилен. Вскоре о его открытии стало известно научному сообществу. Высоко кристаллический и стереорегулярные полимеры, которые ранее не могли быть получены, стали возможными синтетически. За свою работу по контролируемой полимеризации углеводородов с помощью этих новых металлоорганических катализаторов Карл Циглер и Джулио Натта разделили Нобелевскую премию по химии 1963 года.

Награды и награды

Мемориальная доска ГДЧ.

Карл Циглер получил множество наград и наград. Ниже приведены некоторые из наиболее значимых наград:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Нобелевские лекции по химии 1963–1970 гг.. Амстердам: Издательство Elsevier. 1972 г.
  2. ^ а б Баун, К. Э. Х. (1975). "Карл Циглер, 26 ноября 1898 г. - 11 августа 1973 г.". Биографические воспоминания членов Королевского общества. 21: 569–584. Дои:10.1098 / рсбм.1975.0019. JSTOR  769696.
  3. ^ а б c Шерби, Луиза (2002). Кто есть кто из лауреатов Нобелевской премии 1901–2000 гг. (Четвертое изд.). Вестпорт, Коннектикут: Oryx Press. ISBN  1-57356-414-1.
  4. ^ а б c d Эйш, Джон Дж. (1983). «Карл Циглер: главный защитник единства чистых и прикладных исследований». Журнал химического образования. 60 (12): 1009–1014. Bibcode:1983JChEd..60.1009E. Дои:10.1021 / ed060p1009.
  5. ^ а б c Хенель, Матиас (8 мая 2008 г.). «Исторические места химии: Карл Циглер» (PDF). Буклет (на немецком). Институт исследований угля им. Макса Планка. Получено 9 апреля 2010.
  6. ^ а б c "Карл Циглер". Получено 9 апреля 2010.
  7. ^ а б c d е ж грамм Карл Циглер на Nobelprize.org Отредактируйте это в Викиданных, по состоянию на 1 мая 2020 г., включая Нобелевскую лекцию, 12 декабря 1963 г. Последствия и развитие изобретения
  8. ^ а б Гюнтер Вильке (2003). «Пятьдесят лет катализаторам Циглера: последствия и развитие изобретения». Angewandte Chemie. 42 (41): 5000–5008. Дои:10.1002 / anie.200330056. PMID  14595621.
  9. ^ Эрнст Клее: Das Personenlexikon zum Dritten Reich. Война была до 1945 года.. Fischer Taschenbuch Verlag, Второе расширенное издание, Франкфурт-на-Майне 2005 г., ISBN  978-3-596-16048-8, п. 694 со ссылкой на Хенрика Эберле: Die Martin-Luther-Universität [Halle] in der Zeit des Nationalsozialismus 1933–1945, Галле, 2002.
  10. ^ Бернхард фон Броке, Юбер Лайтко (редакторы): Die Kaiser-Wilhelm-, Max-Planck-Gesellschaft и их институт. Das Harnack-Prinzip. де Грюйтер, Берлин 1996, ISBN  3-11-015483-8, С. 487ф.
  11. ^ а б c Опер, Ральф Э. (сентябрь 1948 г.). «Карл Циглер». Журнал химического образования. 25 (9): 510–511. Bibcode:1948JChEd..25..510O. Дои:10.1021 / ed025p510.
  12. ^ а б "Карл Циглер Шуле" (на немецком). Получено 19 марта 2010.
  13. ^ а б c d е Боннесен, Питер В. (1993). Лейлин К. Джеймс (ред.). Нобелевские лауреаты по химии, 1901–1992 гг. (3-е изд.). Вашингтон, округ Колумбия: Фонд химического наследия. стр.449–455. ISBN  0-8412-2690-3.
  14. ^ «Библиотечно-архивный каталог». Королевское общество. Получено 2 ноября 2010.[постоянная мертвая ссылка ]
  15. ^ Редактор ÖGV. (2015). Медаль Вильгельма Экснера. Австрийская торговая ассоциация. ÖGV. Австрия.

внешняя ссылка

  • Карл Циглер на Nobelprize.org Отредактируйте это в Викиданных включая Нобелевскую лекцию, 12 декабря 1963 г. Последствия и развитие изобретения