理查德·施洛克：一位与时俱进的化学家

张长青/编译

●2005年诺贝尔化学奖得主之一的理查德·施洛克(Richard R.Schrock)，在林道会议上就其开创的领域，以及烯烃复分解反应研究是否已达巅峰状态，与得克萨斯大学奥斯汀分校的乔纳森·墨迪克（Jonathan Moerdyk）进行了面对面的交流。

理查德·施洛克，坎布里奇麻省理工学院化学教授。曾与罗伯特·格拉布（Robert Grubbs）和伊夫·肖万（Yves Chauvin）因开发烯烃复分解反应，一种能够改变烯烃碳-碳重键的工艺，而共同获得2005年度诺贝尔化学奖。该工艺的发现成就了许多项应用实例的诞生，例如，从昆虫信息素的制备到高性能塑料的生产。

乔纳森·墨迪克，正在得克萨斯大学奥斯汀分校就读第五学年的研究生课程,目前从事的是碳基模仿的开发和小分子活化、合成和催化用过渡金属的替代研究。

烯烃：化学工业的支柱

墨迪克：您对烯烃复分解反应有何深刻印象？

施洛克：这项研究目前仍处在发展过程中。烯烃复分解反应是在55年前被发现的，人们花了30年的时间才生产出首批明确定义的催化剂。我之所以喜欢它，是因为它的简单和清洁。烯烃复分解反应的唯一产品就是烯烃产品,这种产品可以重复使用、或存储再生。烯烃的开始和结束还是烯烃,因此它是一个循环反应。烯烃是化学工业的支柱,常见于自然界中。

因为我不是有机化学家,所以多少年来也没太注意反应置换有什么值得令人印象深刻的东西。现在我才知道，烯烃能反应成其他烯烃是多么重要的一件事情，因为它避免了所有的中间体。相对于其他反应，它的副产物及化学废物排放少，更加环保。

墨迪克：对于烯烃复分解反应的研究，未来会面临何种挑战?

施洛克：要考虑烯烃复分解的应用问题,并将其推向深入：向高温、催化串联、花式分子、高分子化学目标迈进；还有分子的选择制备，它总能让你高兴地了解到你在试验时发现的分子结构的精确度。例如,关键是要让聚合物能与一个规整结构相结合，烯烃复分解反应已经做到了这一点,这得有专用催化剂的协助。尽管反应分布很均匀,但根据其固有特性，属于界限十分分明的物种，虽然能造出奇妙物质,却不能重复，其结构只能随机。

墨迪克：为什么电脑模型和理论计算对于优化催化过程派不上用场?

施洛克：你必须要记住的是,在两条反应途径之间，存在着一个2 000卡(千卡)的能量差，在此基础上，你只能得到一个完整的选择产品。当你看到所有相互作用，溶剂在相互作用、催化剂和底物内部在相互作用的时候，你会发现它们要受其温度和其他因素的制约，而2 000卡的能量差则不重要了。即使到今天,也没有一位理论家能自信地预测出反应极限。如果他们真正想要了解一切皆在催化反应之中，他们只能做得更好，设法达到子千卡水平：例如,去预测一下，与一个甲基团结合，或稍微处在不同键角上的催化剂，是否比其他的要好。但愿理论家们有此好运，希望他们能够预测成功。不过，相信不会一帆风顺的。

催化剂：制药公司的命根子

墨迪克：催化金属对烯烃复分解反应有效吗?

施洛克：大量的可持续性试验对坚守烯烃复分解的未来至关重要，因为它们是为其他化学领域服务的。我们所知道的四种催化交换金属是钼、钨、铼和钌。尤其是钼和钨的量完全够用，不必担心。

2011年，钼的产量是25万吨，钨为7.2万吨，两者均被大量用于生产硬质钢。它们尽管不如铁贮量那样丰富，但相信在不久的将来，大概不会再用铁催化剂了。铼和钌都比较稀少，到2011年仅分别生产了49吨和20吨不到。

墨迪克：使用稀少的金属有什么要担心的吗?

施洛克：如果新应用项目的开发需要用到稀有金属，则该金属价格肯定会飙升。2006年就发生过铼和钌价格上涨事件,当时的航空航天和电子领域对这些金属有新的应用需求，导致其价格上涨了近十倍。现在的价格有所回落了,但是没有人愿意接受这种变化。尤其是制药公司非常谨慎,因为催化剂是他们的命根子，如果没有了专用催化剂，他们就不能继续制药了。在经历过十年时间、花费8亿美元开发的一种化合物，后来却发现又得重新开始，他们肯定不会罢休的。另外，还要考虑一个规模问题，如果你想大规模的生产药品，其催化剂的用量就要以吨位来计。如果多家公司都希望购进几吨这样的催化剂,绝对会出现供不应求的局面。