張長青/編譯

●2005年諾貝爾化學(xué)獎得主之一的理查德·施洛克(Richard R.Schrock)，在林道會議上就其開創(chuàng)的領(lǐng)域，以及烯烴復(fù)分解反應(yīng)研究是否已達(dá)巔峰狀態(tài)，與得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的喬納森·墨迪克（Jonathan Moerdyk）進(jìn)行了面對面的交流。

理查德·施洛克，坎布里奇麻省理工學(xué)院化學(xué)教授。曾與羅伯特·格拉布（Robert Grubbs）和伊夫·肖萬（Yves Chauvin）因開發(fā)烯烴復(fù)分解反應(yīng)，一種能夠改變烯烴碳-碳重鍵的工藝，而共同獲得2005年度諾貝爾化學(xué)獎。該工藝的發(fā)現(xiàn)成就了許多項(xiàng)應(yīng)用實(shí)例的誕生，例如，從昆蟲信息素的制備到高性能塑料的生產(chǎn)。

喬納森·墨迪克，正在得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校就讀第五學(xué)年的研究生課程,目前從事的是碳基模仿的開發(fā)和小分子活化、合成和催化用過渡金屬的替代研究。

烯烴：化學(xué)工業(yè)的支柱

墨迪克：您對烯烴復(fù)分解反應(yīng)有何深刻印象？

施洛克：這項(xiàng)研究目前仍處在發(fā)展過程中。烯烴復(fù)分解反應(yīng)是在55年前被發(fā)現(xiàn)的，人們花了30年的時間才生產(chǎn)出首批明確定義的催化劑。我之所以喜歡它，是因?yàn)樗暮唵魏颓鍧?。烯烴復(fù)分解反應(yīng)的唯一產(chǎn)品就是烯烴產(chǎn)品,這種產(chǎn)品可以重復(fù)使用、或存儲再生。烯烴的開始和結(jié)束還是烯烴,因此它是一個循環(huán)反應(yīng)。烯烴是化學(xué)工業(yè)的支柱,常見于自然界中。

因?yàn)槲也皇怯袡C(jī)化學(xué)家,所以多少年來也沒太注意反應(yīng)置換有什么值得令人印象深刻的東西?，F(xiàn)在我才知道，烯烴能反應(yīng)成其他烯烴是多么重要的一件事情，因?yàn)樗苊饬怂械闹虚g體。相對于其他反應(yīng)，它的副產(chǎn)物及化學(xué)廢物排放少，更加環(huán)保。

墨迪克：對于烯烴復(fù)分解反應(yīng)的研究，未來會面臨何種挑戰(zhàn)?

施洛克：要考慮烯烴復(fù)分解的應(yīng)用問題,并將其推向深入：向高溫、催化串聯(lián)、花式分子、高分子化學(xué)目標(biāo)邁進(jìn)；還有分子的選擇制備，它總能讓你高興地了解到你在試驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)的分子結(jié)構(gòu)的精確度。例如,關(guān)鍵是要讓聚合物能與一個規(guī)整結(jié)構(gòu)相結(jié)合，烯烴復(fù)分解反應(yīng)已經(jīng)做到了這一點(diǎn),這得有專用催化劑的協(xié)助。盡管反應(yīng)分布很均勻,但根據(jù)其固有特性，屬于界限十分分明的物種，雖然能造出奇妙物質(zhì),卻不能重復(fù)，其結(jié)構(gòu)只能隨機(jī)。

墨迪克：為什么電腦模型和理論計算對于優(yōu)化催化過程派不上用場?

施洛克：你必須要記住的是,在兩條反應(yīng)途徑之間，存在著一個2 000卡(千卡)的能量差，在此基礎(chǔ)上，你只能得到一個完整的選擇產(chǎn)品。當(dāng)你看到所有相互作用，溶劑在相互作用、催化劑和底物內(nèi)部在相互作用的時候，你會發(fā)現(xiàn)它們要受其溫度和其他因素的制約，而2 000卡的能量差則不重要了。即使到今天,也沒有一位理論家能自信地預(yù)測出反應(yīng)極限。如果他們真正想要了解一切皆在催化反應(yīng)之中，他們只能做得更好，設(shè)法達(dá)到子千卡水平：例如,去預(yù)測一下，與一個甲基團(tuán)結(jié)合，或稍微處在不同鍵角上的催化劑，是否比其他的要好。但愿理論家們有此好運(yùn)，希望他們能夠預(yù)測成功。不過，相信不會一帆風(fēng)順的。

催化劑：制藥公司的命根子

墨迪克：催化金屬對烯烴復(fù)分解反應(yīng)有效嗎?

施洛克：大量的可持續(xù)性試驗(yàn)對堅守烯烴復(fù)分解的未來至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈兪菫槠渌瘜W(xué)領(lǐng)域服務(wù)的。我們所知道的四種催化交換金屬是鉬、鎢、錸和釕。尤其是鉬和鎢的量完全夠用，不必?fù)?dān)心。

2011年，鉬的產(chǎn)量是25萬噸，鎢為7.2萬噸，兩者均被大量用于生產(chǎn)硬質(zhì)鋼。它們盡管不如鐵貯量那樣豐富，但相信在不久的將來，大概不會再用鐵催化劑了。錸和釕都比較稀少，到2011年僅分別生產(chǎn)了49噸和20噸不到。

墨迪克：使用稀少的金屬有什么要擔(dān)心的嗎?

施洛克：如果新應(yīng)用項(xiàng)目的開發(fā)需要用到稀有金屬，則該金屬價格肯定會飆升。2006年就發(fā)生過錸和釕價格上漲事件,當(dāng)時的航空航天和電子領(lǐng)域?qū)@些金屬有新的應(yīng)用需求，導(dǎo)致其價格上漲了近十倍?，F(xiàn)在的價格有所回落了,但是沒有人愿意接受這種變化。尤其是制藥公司非常謹(jǐn)慎,因?yàn)榇呋瘎┦撬麄兊拿?，如果沒有了專用催化劑，他們就不能繼續(xù)制藥了。在經(jīng)歷過十年時間、花費(fèi)8億美元開發(fā)的一種化合物，后來卻發(fā)現(xiàn)又得重新開始，他們肯定不會罷休的。另外，還要考慮一個規(guī)模問題，如果你想大規(guī)模的生產(chǎn)藥品，其催化劑的用量就要以噸位來計。如果多家公司都希望購進(jìn)幾噸這樣的催化劑,絕對會出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。