跳转到内容

杰弗里·威尔金森(1973年诺贝尔化学奖得主)

来自VeritasWiki 真理百科
杰弗里·威尔金森
英文名 Sir Geoffrey Wilkinson
出生 1921年7月14日
英国英格兰托德莫登
逝世 1996年9月26日(75岁)
英国英格兰伦敦
国籍 英国
母校 伦敦帝国理工学院
知名于 有机金属化学
二茂铁结构
威尔金森催化剂
奖项 诺贝尔化学奖(1973年)
研究领域 无机化学、有机金属化学
机构 伦敦帝国理工学院
哈佛大学

生平

杰弗里·威尔金森爵士(Sir Geoffrey Wilkinson,1921年7月14日—1996年9月26日)出生于英国约克郡托德莫登的一个普通家庭。父亲是房屋装饰承包商。威尔金森自幼对化学实验充满热情,在中学化学教师的鼓励下,14岁即自行搭建简易家庭实验室。

1939年,威尔金森进入伦敦帝国理工学院学习化学。二战爆发后,他中断学业,1942年加入英国-加拿大核研究合作项目(蒙特利尔实验室),参与曼哈顿计划的辅助研究——钚的化学分离与纯化。这一经历使他接触到放射化学和核化学的前沿。战后,1946年他返回帝国理工学院完成学业并获得学士学位。

1946年,威尔金森前往美国,在麻省理工学院从事博士后研究,师从约翰·C·巴伊拉(John C. Bailar Jr.),研究配位化学。1950年转赴哈佛大学,成为物理化学家E. B. 威尔逊(E. Bright Wilson)实验室的研究员。1956年,威尔金森返回英国,被聘为伦敦帝国理工学院无机化学教授,接替退休的H. V. A. 布里斯科爵士。他在此职位上工作至1988年退休。

威尔金森于1965年当选英国皇家学会院士,1975年获封爵士爵位。他是多个国家科学院的外籍院士,包括美国国家科学院和法国科学院。1996年在伦敦因糖尿病并发症去世,享年75岁。

学术生涯

威尔金森对有机金属化学的贡献跨越半个世纪,涵盖多个重要领域。

1951年,米尔(Miller)试图合成富瓦烯时意外得到一种橙色晶体——二茂铁。威尔金森得知后立刻意识到其潜在意义。他与哈佛大学物理化学家罗森布鲁姆(M. Rosenblum)和伍德沃德(R. B. Woodward)合作,利用核磁共振、红外光谱和磁化率测量,提出了二茂铁的夹心结构模型——铁原子位于两个环戊二烯基环之间,形成三明治状构型。这与费歇尔独立得出的结论一致,共同确立了"夹心化合物"的概念。

威尔金森更著名的贡献是发现了以他命名的均相氢化催化剂——威尔金森催化剂(Wilkinson's catalyst),即三(三苯基膦)氯化铑(RhCl(PPh₃)₃)。1965年,他报道了该催化剂能在温和条件下催化烯烃的均相氢化反应,选择性极高。与传统的多相氢化(如雷尼镍、钯碳)相比,威尔金森催化剂反应条件温和、化学选择性高、能区分不同取代程度的烯烃。这是均相催化领域的里程碑。威尔金森催化剂还启发了后续无数均相催化体系——包括不对称氢化等获奖级别的工作。

他还系统研究了过渡金属-烷基键的性质。传统观念认为金属-碳σ键本质上不稳定,威尔金森通过合成一系列稳定的过渡金属烷基配合物(如甲基铼氧化物),证明在适当的配位环境下金属-碳键完全可以稳定存在。这为后续的过渡金属催化反应研究扫清了理论障碍。

获奖成就

1973年,威尔金森与恩斯特·费歇尔共同获得诺贝尔化学奖,表彰他们在有机金属化学领域的独立先驱性贡献。威尔金森是1972年到1996年间唯一获得诺贝尔化学奖的英国化学家。

他获得的荣誉还包括:英国皇家学会戴维奖章(1965年)、皇家化学学会隆斯塔夫奖(1973年)、美国国家科学院外籍院士(1974年)等。1985年,美国化学学会设立"杰弗里·威尔金森奖",专门表彰有机金属化学领域的杰出贡献。

历史贡献

威尔金森的工作深刻改变了现代化学的版图。夹心化合物的发现打开了有机金属化学的大门;威尔金森催化剂则是均相催化的诞生标志。

在学术传承方面,威尔金森培养了一大批优秀的无机化学家。他撰写的《高级无机化学》(Advanced Inorganic Chemistry,与F. A. 科顿合著)自1962年首版以来不断再版,是全球无机化学教育的经典教科书。他编著的《无机化学基本原理》(Basic Inorganic Chemistry)和《有机金属化学》(The Organometallic Chemistry of the Transition Elements)同样影响深远。

威尔金森催化剂在工业上也产生了巨大影响:它是有机合成、药物中间体生产和大宗化学品精制中广泛使用的催化剂,代表了有机金属化学从学术好奇走向实际应用的成功范例。

轶事典故

威尔金森性格直率,说话从不拐弯抹角。据说他在哈佛期间曾与有机化学大师伍德沃德就二茂铁结构问题激烈争论,但后来的事实表明双方各有道理。他返回英国任职帝国理工学院时,将哈佛的"未过滤咖啡"习惯带回伦敦,导致其办公室的咖啡壶成为师生热议的话题。威尔金森对教学工作极其认真,但他讲课从不使用讲稿,只在黑板上一气呵成地推导和绘制结构式。他培养的博士生遍布全球无机化学界,形成所谓的"威尔金森学派"。晚年的威尔金森对科学政策和英国科研经费问题多次公开发表尖锐评论。

参考文献

1. Wilkinson, G. et al. (1952). "The structure of iron bis-cyclopentadienyl". Journal of the American Chemical Society. 74: 2125–2126. 2. Young, J. F., Osborn, J. A. & Wilkinson, G. (1965). "Hydrogenation of olefins using rhodium complexes". Chemical Communications. 4: 131–132. 3. Osborn, J. A., Jardine, F. H., Young, J. F. & Wilkinson, G. (1966). "The hydridorhodium(I) complex". Journal of the Chemical Society A: 1711–1732. 4. Wilkinson, G. (1973). "The long search for stable transition metal-alkyls". Nobel Lecture. 5. Cotton, F. A. & Wilkinson, G. (1962). "Advanced Inorganic Chemistry". Wiley.