里夏德·维尔施泰特(1915年诺贝尔化学奖得主)
| 里夏德·维尔施泰特 | |
| 出生 | 1872年8月13日 德国卡尔斯鲁厄 |
| 逝世 | 1942年8月3日(69岁) 瑞士洛迦诺 |
| 国籍 | 德国 |
| 身份 | 化学家 |
| 获奖年份 | 1915年 |
| 奖项类别 | 诺贝尔化学奖 |
| 获奖理由 | "为了表彰他在植物色素特别是叶绿素方面的研究" |
生平
里夏德·维尔施泰特(Richard Martin Willstätter)1872年8月13日出生于德国卡尔斯鲁厄的一个犹太商人家庭。1890年进入慕尼黑大学学习化学,师从阿道夫·冯·拜尔(Adolf von Baeyer),1894年获博士学位。此后在拜尔实验室担任助教。1902年升任教授,先后任教于慕尼黑大学(1902—1905)、苏黎世联邦理工学院(1905—1912)、柏林大学(1912—1924)。1924年因无法容忍日益高涨的排犹主义辞去柏林大学所有职务。纳粹上台后,德国处境愈发艰难,1939年被迫离开德国流亡瑞士。1942年在瑞士洛迦诺心脏病发逝世,在被驱逐前夕离世,令人唏嘘。
学术生涯
维尔施泰特的学术生涯始于对生物碱的研究。他在博士阶段就完成了可卡因的全合成——这是19世纪有机合成领域的重要成就之一。此后他研究了颠茄碱、莨菪碱等多种生物碱的结构与合成。这些工作展示了他深厚的合成功底和对自然界复杂分子的解码能力。
1905年起,维尔施泰特将研究重心转向植物色素。他先后研究了花青素(使花朵呈现红蓝紫色的色素)、叶黄素和最重要的——叶绿素。叶绿素是地球上最丰富的有机色素,负责光合作用中的光能捕获与转化,但其化学结构在20世纪初仍是一个谜。维尔施泰特建立了大规模提取叶绿素的方法,使用数千千克的荨麻叶作为原料。经过多年艰苦工作,他确定了叶绿素a和叶绿素b的分子式分别为C₅₅H₇₂O₅N₄Mg和C₅₅H₇₀O₆N₄Mg,揭示了叶绿素分子核心的镁卟啉结构——中心镁原子被四个吡咯环包围的复杂环系。
获奖成就
1915年诺贝尔化学奖颁发给里夏德·维尔施泰特,"为了表彰他在植物色素特别是叶绿素方面的研究"。这是对光合作用研究中关键化学部分的最高肯定。维尔施泰特阐明了叶绿素的化学组成和基本结构,证明它含有一个镁原子,与血红素中的铁卟啉结构具有惊人的相似性——这一发现揭示了生命体在分子层面共享核心构建原理。
由于第一次世界大战的缘故,1915年的诺贝尔奖颁奖仪式未能如期举行。维尔施泰特直到1920年才在柏林领奖。尽管如此,他的科学声誉并未受战事影响,他的叶绿素结构研究被公认为当时有机化学与生物学交叉领域最杰出的成果。
历史贡献
维尔施泰特对叶绿素结构的阐明是光合作用研究史上的里程碑。叶绿素是光合作用中负责吸收太阳光的分子引擎——它捕获光子的能量并将其转化为化学能。不了解叶绿素的结构,就不可能真正理解光合作用的分子机制。他的工作为后世的光合作用光反应系统研究——以及1961年卡尔文循环的阐明——奠定了化学基础。
其次,维尔施泰特揭示了"金属卟啉"作为生命核心结构单元的重要性。叶绿素是镁卟啉,血红素是铁卟啉。这两种自然界最关键的分子共享相同的四吡咯骨架。这一发现不仅是结构化学的突破,更是统一生命原理的深刻洞见——地球上的生命在不同层面使用相同的分子"建筑模块"。
此外,维尔施泰特是物理有机化学的早期开拓者之一。他发展出利用吸附分离法提纯植物色素的技术——这一方法后来发展为柱层析法(由他的学生兼同事埃施巴赫借鉴改进),成为现代化学必不可少的分离技术。他还研究了酶催化反应,首次证明了酶是纯粹的化学物质(蛋白质),而非神秘的"生命力"产物。
轶事典故
维尔施泰特提取叶绿素的效率令人惊叹。为了获得足够纯度的叶绿素做结构分析,他需要处理数十吨荨麻叶。他的实验室屋顶上常年晾晒着成堆的荨麻叶,邻居时常抱怨——更糟的是晾晒过程中产生的分解气味弥漫整个街区的。慕尼黑人戏称他的实验室为"维尔施泰特的干草市场"。
维尔施泰特与爱因斯坦私交甚厚。两人同在柏林时经常一起散步讨论科学与人生。当爱因斯坦受到纳粹攻击时,维尔施泰特在公开场合力挺爱因斯坦。1933年后两人先后被迫离开德国,维尔施泰特流亡瑞士,爱因斯坦定居美国。
面对纳粹的迫害,维尔施泰特表现出了知识分子的尊严。1938年,德国排犹愈发严重,一位政府官员暗示只要他愿意"妥协"即可留在德国继续研究。维尔施泰特答道:"我宁愿做一个自由的乞丐,也不愿做一个受约束的教授。"他于1939年离开德国,全部财产被没收。流亡期间他完成了回忆录《我的生活》(Aus meinem Leben),书中没有过多抱怨,而是以沉静的口吻记录了一位犹太科学家的尊严与坚守。
参考文献
1. Willstätter, R. (1906). "Zur Kenntnis der Konstitution des Chlorophylls". Justus Liebig's Annalen der Chemie, 350(1-2), 48-82. 2. Willstätter, R. & Stoll, A. (1913). Untersuchungen über Chlorophyll. Berlin: Julius Springer. 3. Nobel Foundation. (1915). The Nobel Prize in Chemistry 1915: Richard Willstätter. Nobel Lectures. 4. Willstätter, R. (1942). Aus meinem Leben. Weinheim: Verlag Chemie. 5. Robinson, R. (1953). "Richard Willstätter (1872-1942)". Obituary Notices of Fellows of the Royal Society, 8(22), 609-634.