閱讀材料： 2005年諾貝爾化學獎：烯烴復分解

瑞典皇家科學院于2005年10月5日宣布，將2005年諾貝爾化學獎授予三位有機化學家——法國學者伊夫·肖萬（Yves Chauvin）和美國學者理查德·施羅克（Richard R.Schrock）、羅伯特·格拉布（Robert H.Grubbs），以表彰他們在烯烴復分解反應研究方面做出的貢獻。烯烴復分解反應是有機化學中最重要也是最有用的反應之一，在當今世界已被廣泛應用于化學工業，尤其是在制藥業和塑料工業中。

20世紀50年代，人們首次發現，在金屬化合物的催化作用下，烯烴里的碳-碳雙鍵會被拆散、重組，形成新的分子，這種過程被命名為烯烴復分解反應。然而，當時沒有人知道這種金屬催化劑的分子結構，也不知道它是怎樣起作用的。為了破譯這個對人類生活有重大價值和用途的化學之謎，人們提出了許多假說，但大多沒有被世界化學界所認同。

1970年，法國學者伊夫·肖萬破譯了這個人類的“有機化學之謎”。斯年，肖萬和他的學生歷經多年的艱苦攻研發表了一篇論文，闡明了復分解即換位反應的原理和反應中所需的金屬復合物催化劑，提出烯烴復分解反應中催化劑應當是金屬卡賓?？ㄙe為英文Carbon譯音，即“碳”的譯文。肖萬的論文還詳細解釋了催化劑擔當中間人、幫助烯烴分子“交換舞伴”的過程。這位有機化學大師開出了換位合成法的“處方”，為開發實際應用的催化劑奠定了理論基礎并指明了研究方向。

金屬卡賓是指一類有機分子，其中一個碳原子與一個金屬原子以雙鍵相連接，它們可以看作一對拉著雙手的舞伴。在與烯烴分子相遇后，兩對舞伴會暫時組合起來，手拉手跳起四人舞蹈。隨后它們“交換舞伴”，組合成兩個新分子，其中一個是新的烯烴分子，另一個是金屬原子和它的新舞伴。后者繼續尋找下一個烯烴分子，再次“交換舞伴”。

這個理論提出后，越來越多的化學家意識到，烯烴復分解反應在有機合成方面有著巨大的應用前景，但對催化劑的要求很高，找尋及開發絕非易事。到底含有什么金屬元素的卡賓化合物最理想呢？在開發實用的催化劑方面，做出最大貢獻的是2005年的另兩位諾貝爾化學獎獲得者。

1990年，理查德·施羅克成為世界上第一個生產出可有效用于換位合成法中的金屬化合物催化劑的科學家。施羅克和他的合作者報告說，金屬鉬的卡賓化合物可以作為非常有效的烯烴復分解催化劑。這個成果顯示，烯烴復分解法可以取代許多傳統的有機合成方法，并用于合成新型的有機分子。

1992年，羅伯特·格拉布發現了金屬釕的卡賓化合物也能作為換位合成法中的金屬化合物催化劑，它在空氣中很穩定，因此在實際生活中有多種用途。格拉布又對釕催化劑作了改進，使這種“格拉布催化劑”成為第一種化學工業普遍使用的烯烴復分解催化劑，并成為檢驗新型催化劑性能的標準。

諾貝爾化學獎評委會在授予這三位科學家諾貝爾化學獎的文告中肯言道：烯烴復分解反應即換位合成法是“研究碳原子之間的化學聯系是如何建立和分解的，是一種產生化學反應的關鍵方法。簡言之，是在有機合成復分解方面的發現，即闡明化學鍵在碳原子間是如何形成的，使他們最終戴上了2005年諾貝爾化學獎的桂冠。

“綠色、高效”概括了2005年諾貝爾化學獎成就的特點。換位合成法在化學工業中每天都在應用，主要用于研制新型藥物和合成先進的塑料材料。在三名獲獎者的努力下，換位合成法變得更加有效，反應步驟比以前簡化了，不僅提高了化工生產中的產量和效率，還使所需的資源大大減少，材料浪費也少多了，所產生的主要副產品乙烯還可再利用；使用更加簡單，只需在常溫和壓力下就可完成；可用更加智能的方法清除潛在的有害廢物，從而對環境的污染也大大降低。