Карл Зиглер

Эта статья о немецком химике. Чтобы узнать об оперном теноре, см. Карл Циглер (тенор) .

Карл Зиглер
Карл Зиглер
Рожденный	Карл Вальдемар Циглер 26 ноября 1898 г. Хельса возле Касселя , Германская империя
Умер	12 августа 1973 г. (1973-08-12) (74 года) Мюльхайм , Западная Германия
Национальность	немецкий
Альма-матер	Университет Марбурга
Известный	Катализатор Циглера-Натты Процесс Циглера Бромирование Воля – Циглера Реакция Торпа – Циглера Алюмоорганическая химия Литийорганический реагент
Награды	Медаль Либиха (1935 г.) Крест военных заслуг 2-й степени (1940 г.) Вернер фон Сименс Ринг (1961) Нобелевская премия по химии (1963 г.)
Научная карьера
Поля	Органическая химия
Учреждения	Университет Гете во Франкфурте Гейдельбергский университет Университет Галле-Заале Институт Макса Планка по исследованию угля Чикагский университет
Докторантура	Карл фон Ауверс

Карл Вальдемар Циглер (англ. Немецкий: [kaːʁl ˈvaldəˌmaʁ ˈt͡siːɡlɐ] ; 26 ноября 1898 — 12 августа 1973) — немецкий химик , получивший Нобелевскую премию по химии в 1963 году вместе с Джулио Наттой за работу над полимерами . Нобелевский комитет признал его «отличную работу над металлоорганическими соединениями, [которые]... привели к новым реакциям полимеризации и... проложили путь к новым и весьма полезным промышленным процессам». Он также известен своими работами, связанными со свободными радикалами , многочленными кольцами и металлоорганическими соединениями , а также разработкой катализатора Циглера-Натта . Одной из многих наград, полученных Циглером, было Кольцо Вернера фон Сименса в 1960 году совместно с Отто Байером и Вальтером Реппе за расширение научных знаний и техническую разработку новых синтетических материалов .

Биография

Молодость

Карл Циглер родился 26 ноября 1898 года в Хельсе недалеко от Касселя , Германия, и был вторым сыном Карла Циглера, лютеранского священника, и Луизы Ралль Циглер. Он учился в начальной школе Кассель-Беттенхаузена. Вводный учебник физики впервые пробудил интерес Циглера к науке. Это побудило его проводить эксперименты у себя дома и много читать, выходя за рамки школьной программы. Он также был представлен многим известным людям через своего отца, в том числе Эмилю Адольфу фон Берингу , известному как создатель вакцины против дифтерии. Его дополнительные исследования и эксперименты помогают объяснить, почему он получил награду как самый выдающийся ученик последнего года обучения в средней школе в Касселе, Германия. Он учился в Марбургском университете и смог пропустить первые два семестра обучения из-за своих обширных базовых знаний. Однако его учеба была прервана, так как в 1918 году его отправили на фронт в качестве солдата для участия в Первой мировой войне . Он получил докторскую степень. в 1920 году учился у Карла фон Ауверса . Его диссертация была на тему «Исследования семибензола и родственных соединений», в результате которой были опубликованы три публикации.

Карьера

Карл Циглер проявил тягу к науке еще в раннем возрасте. Он быстро прогрессировал в учебе, получив докторскую степень в Марбургском университете в 1920 году. Вскоре после этого он некоторое время читал лекции в Марбургском университете и Франкфуртском университете .

В 1926 году он стал профессором Гейдельбергского университета , где провел следующие десять лет, исследуя новые достижения органической химии. Он исследовал стабильность радикалов трехвалентного углерода, что привело его к изучению металлоорганических соединений и их применению в своих исследованиях. Он также работал над синтезом многочленных кольцевых систем. В 1933 году Циглер опубликовал свою первую крупную работу по системам больших колец «Vielgliedrige Ringsysteme», в которой были представлены основы принципа разбавления Руггли-Циглера.

Институт Макса Планка по исследованию угля.

В 1936 году он стал профессором и директором Химического института (Chemisches Institut) университета Галле-Заале , а также был приглашенным лектором в Чикагском университете . Циглер, член -покровитель СС . получил Крест военных заслуг 2-й степени. в октябре 1940 года

С 1943 по 1969 год Циглер был директором Института Макса Планка по исследованию угля (Max-Planck-Institut Fur Kohlenforschung), ранее известного как Институт исследований угля Кайзера-Вильгельма (Kaiser-Wilhelm-Institut Fur Kohlenforschung) в Мюльхайме-на-дере. Рур как преемник Франца Фишера .

Карлу Циглеру приписывают большую часть послевоенного возрождения химических исследований в Германии, и он помог основать Немецкое химическое общество (Gesellschaft Deutscher Chemiker) в 1949 году. Он занимал пост президента в течение пяти лет. Он также был президентом Немецкого общества нефтяной науки и углехимии с 1954 по 1957 год. В 1971 году Королевское общество в Лондоне избрало его иностранным членом.

Личная жизнь

В 1922 году Циглер женился на Марии Курц. У них было двое детей, Эрхарт и Марианна. Его дочь, доктор Марианна Циглер Витте, была доктором медицины и вышла замуж за главного врача детской больницы (в то время) в Руре. Его сын, доктор Эрхарт Циглер, стал физиком и патентным поверенным. Помимо детей, у Карла Циглера пятеро внуков от дочери и пятеро от сына. По крайней мере, один из его внуков, Кордула Витте, присутствовал на приеме по случаю вручения Нобелевской премии, поскольку есть фотография, на которой они оба счастливо танцуют. Зиглер любил путешествовать по миру со своей семьей, особенно в круизах. Он даже наметил специальные круизы и самолеты для наблюдения за затмениями. Карл Циглер заболел во время круиза по наблюдению затмений в 1972 году со своим внуком. Он умер год спустя.

Циглер и его жена были большими любителями искусства, особенно живописи. Карл и Мария дарили друг другу картины на дни рождения, Рождества и юбилеи. Они собрали большую коллекцию картин, не обязательно одного конкретного периода, но картин, которые им нравились. Мария, будучи заядлым садовником, особенно наслаждалась цветочными картинами Эмиля Нольде , Эриха Хеккеля , Оскара Кокошки и Карла Шмидта-Ротлуффа . Карлу нравились фотографии мест, которые он и его жена называли домом, в том числе фотографии Галле и Рурской долины . Сорок два изображения из их общей коллекции были включены в фонд, завещанный Художественному музею Мюльхайма Циглера.

Будучи человеком многих открытий, Карл Циглер также был обладателем множества патентов. Благодаря патентному соглашению с Институтом Макса Планка Циглер стал богатым человеком. На часть этого богатства он учредил Фонд Циглера с капиталом около 40 миллионов немецких марок для поддержки исследований института. Другой тезкой является Karl-Ziegler-Schule, городская средняя школа, основанная 4 декабря 1974 года в результате переименования ранее существовавшей школы. Школа расположена в Мюльхайме, Германия.

Карл Циглер умер в Мюльхайме , Германия, 12 августа 1973 года; его жена умерла в 1980 году.

достижения

На протяжении всей своей жизни Циглер был ревностным сторонником необходимой неделимости всех видов исследований. По этой причине его научные достижения варьируются от фундаментальных до самых практических, а его исследования охватывают широкий круг тем в области химии. Будучи молодым профессором, Циглер поставил вопрос: какие факторы способствуют диссоциации углерод -углеродных связей в замещенных этана производных ? Этот вопрос должен был привести Циглера к изучению свободных радикалов , металлоорганических соединений , кольцевых соединений и, наконец, процессов полимеризации .

Свободнорадикальные соединения

Пример трех трехвалентных свободных радикалов углерода. 1. 1,2,4,5-тетрафенилаллил. 2. пентафенилциклопентадиенил. 3. трифенилметил.

Еще будучи аспирантом Марбургского университета , Циглер опубликовал свою первую крупную статью, в которой показал, насколько галохромны (R ₃ C ⁺ С ⁻ ) соли могут быть получены из карбинолов. Предыдущая работа оставила впечатление, что галохромные соли или свободные радикалы (R3C•) требуют, чтобы R был ароматическим . Ему предложили попытаться синтезировать аналогично замещенные свободные радикалы, и он успешно получил 1,2,4,5-тетрафенилаллил в 1923 году и пентафенилциклопентадиенил в 1925 году. Эти два соединения были намного более стабильными, чем предыдущие трехвалентные свободные радикалы углерода, такие как трифенилметил. . Его интерес к стабильности трехвалентных углеродных свободнорадикальных соединений побудил его опубликовать первую из многих публикаций, в которых он стремился идентифицировать стерические и электронные факторы, ответственные за диссоциацию гексазамещенных производных этана.

Многочленные кольцевые соединения

В работе Циглера с многочленными кольцевыми соединениями также использовалась реакционная природа соединений щелочных металлов. Он использовал сильные основания, такие как литиевые и натриевые соли аминов, для осуществления циклизации длинноцепочечных углеводородов , имеющих концевые цианогруппы. Первоначально образовавшееся кольцевое соединение затем превращали в желаемый макроциклический кетон. Синтетический метод Циглера, который включал проведение реакций при высоком разбавлении, чтобы способствовать внутримолекулярной циклизации по сравнению с конкурирующими межмолекулярными реакциями, привел к выходу, превосходящему выходы существующих методов (Лэйлин): он смог получить алициклические кетоны с большими кольцами, от C ₁₄ до C _33. , с выходами 60–80%. Выдающимся примером этого синтеза было приготовление мускона , пахучего вещества животного мускуса Леопольдом Ружичкой . Циглер и сотрудники опубликовали первую из серии своих статей по получению больших кольцевых систем в 1933 году. За свою работу в этой области и в области химии свободных радикалов он был награжден Мемориальной медалью Либиха в 1935 году.

Металлоорганические соединения

Работа Циглера со свободными радикалами привела его к органосоединениям щелочных металлов . Он обнаружил, что расщепление эфира открыло новый метод получения алкилов натрия и калия. и обнаружили, что эти соединения можно легко превратить в гексазамещенные производные этана. Природа заместителя может быть легко и систематически изменена с использованием этого пути синтеза, просто изменяя идентичность исходного эфирного материала.

Алкилы лития

Позже, в 1930 году, он напрямую синтезировал литий-алкилы и арилы из металлического лития и галогенированных углеводородов посредством обмена металл-галоген . Этот удобный синтез стимулировал многочисленные исследования реагентов RLi другими, и теперь литийорганические реагенты являются одним из наиболее универсальных и ценных инструментов химика-синтетика-органика. Собственные исследования Циглера алкиллития и олефинов должны были непосредственно привести к открытию им нового метода полимеризации примерно 20 лет спустя.

Живая полимеризация

В 1927 году он обнаружил, что при добавлении олефина стильбена к раствору фенилизопропилкалия в этиловом эфире происходит резкое изменение цвета с красного на желтый. Он только что наблюдал первое присоединение щелочноорганического соединения металла по двойной связи углерод-углерод. Дальнейшая работа показала, что он может последовательно добавлять все больше и больше олефинового углеводорода бутадиена к раствору фенилизопропилкалия и получать длинноцепочечный углеводород с неповрежденным реакционноспособным калийорганическим концом. олигомеры Подобные были предшественниками так называемых « живых полимеров ».

Полиэтилен

Основная статья: полиэтилен

Поскольку Циглер работал в Институте исследований угля Макса Планка , этилен был легко доступен как побочный продукт угольного газа. Из-за дешевого сырья этилена и его актуальности для угольной промышленности Циглер начал экспериментировать с этиленом и поставил перед собой цель синтезировать полиэтилен с высокой молекулярной массой. Его попытки были сорваны, потому что конкурирующая реакция элиминирования продолжала происходить, приводя к аномальному результату: вместо превращения этилена в смесь высших алюминиевых алкилов его димер, 1-бутен , был почти единственным продуктом. Было высказано предположение, что, чтобы вызвать эту неожиданную реакцию удаления, должно было присутствовать загрязняющее вещество. и в конечном итоге было установлено, что причиной являются следы солей никеля. Зиглер осознал значение этого открытия; если бы соль никеля могла оказать столь сильное влияние на ход реакции этилен-алюминийалкила, то, возможно, другой металл мог бы задержать реакцию элиминирования . Циглер и его ученик Х. Брейль обнаружили, что соли хрома , циркония и особенно титана не способствуют удалению R2AlH, а вместо этого чрезвычайно ускоряют реакцию «роста». Простое пропускание этилена при атмосферном давлении в каталитическое количество TiCl3 и Et2AlCl, растворенных в высшем алкане, привело к быстрому осаждению полиэтилена. Циглеру удалось получить высокомолекулярный полиэтилен (ММ > 30 000) и, что самое главное, сделать это при низких давлениях этилена. У группы Циглера внезапно появилась процедура полимеризации этилена, превосходящая все существующие процессы.

-

Основная статья: катализатор Циглера-Натта

В 1952 году Циглер раскрыл свой катализатор итальянской компании Montecatini , консультантом которой Джулио Натта выступал . Натта обозначил этот класс катализаторов как «катализаторы Циглера» и чрезвычайно заинтересовался их способностью и потенциалом стереорегулярной полимеризации α-олефинов, таких как пропен. Тем временем Циглер сосредоточился в основном на крупномасштабном производстве полиэтилена и сополимеров этилена и пропилена . Вскоре научное сообщество было проинформировано о его открытии. Высококристаллические . и стереорегулярные полимеры, которые ранее невозможно было получить, стали синтетически возможными За работу по контролируемой полимеризации углеводородов с использованием этих новых металлоорганических катализаторов Карл Циглер и Джулио Натта получили Нобелевскую премию по химии 1963 года.

Награды и почести

Мемориальная доска ГДЧ.

Карл Циглер получил множество наград и наград. Ниже приведены некоторые из наиболее значимых наград:

• Медаль Либиха-Денкмюнце (1935 г.); Эта медаль была вручена нынешним Немецким химическим обществом и вручается немецкому химику за выдающиеся достижения и творчество. Циглер получил награду за свою работу по синтезу многочленных кольцевых систем и стабильных трехвалентных углеродных радикалов.
• Крест военных заслуг 2-й степени (19 октября 1940 г.)
• Карл Дуйсберг Плакетт (1953); Эта награда вручается за выдающиеся заслуги в развитии химии от Немецкого химического общества.
• Медаль Лавуазье (1955 г.); Эта награда вручается Французским химическим обществом ученым в различных областях химии.
• Медаль Карла Энглера (1958 г.); Эта награда вручается Немецким обществом нефтегазовой науки и углехимии, президентом которого он был в предыдущие годы.
• Вернер фон Сименс Ринг (1960); Это кольцо вручается Фондом Вернера фон Сименса и считается высшей немецкой наградой для людей, которые своими достижениями и навыками открыли новые технологические пути.
• Нобелевская премия по химии (1963 г.); «[Его] превосходная работа над металлоорганическими соединениями неожиданно привела к новым реакциям полимеризации и, таким образом, проложила путь для новых и весьма полезных промышленных процессов».
• Медаль Суинберна Института пластмасс , Лондон (1964); Эта награда присуждается человеку, добившемуся значительного прогресса в науке, технике или технологии пластмасс.
• со звездой и кушаком (1964 г.) Федеративной Большой крест за заслуги перед Республикой Германия
• Международная медаль эпохи каучука и пластмасс за синтетический каучук (1967)
• Большой федеральный крест за заслуги (Орден «За заслуги перед Федеративной Республикой Германия») (1969 г.); Зиглер был удостоен этой награды за свою работу в области науки и техники.
• Pour le Mérite for Arts and Sciences (ранее Peace Class) (1969)
• Иностранный член Королевского общества (1971).
• Медаль Вильгельма Экснера (1971 г.).
• Мемориальная доска Немецкого химического общества в рамках программы «Исторические достопримечательности химии» ( Historische Stätten der Chemie ) в Институте исследований угля Макса Планка в Мюльхайме-ан-дер-Руре (2008 г.)
• Почетные докторские степени Ганноверского технического университета , Гиссенского университета , Гейдельбергского университета и Дармштадтского технического университета.
• Школа Карла Циглера в Мюльхайме была названа в честь Циглера.
• Фонд Карла Циглера находится при Немецком химическом обществе и вручает научную премию Карла Циглера (стоимостью 50 000 евро).

См. также

• Диенон-фенольная перегруппировка
• Список лауреатов Нобелевской премии по химии

Внешние ссылки

• Карл Циглер на Nobelprize.org включая Нобелевскую лекцию 12 декабря 1963 г. Последствия и развитие изобретения