Jump to content

Герман Пайнс

Герман Пайнс
Рожденный ( 1902-01-17 ) 17 января 1902 г.
Лодзь , Российская империя.
Умер 10 апреля 1996 г. (10 апреля 1996 г.) (94 года)
Альма-матер Высшая школа физической электронной химии Лиона
Известный Катализ высокооктановых топлив
Научная карьера
Учреждения Юниверсал Ойл Продактс , Северо-Западный университет

Герман Пайнс (17 января 1902 - 10 апреля 1996) был американским химиком, родившимся в Российской империи, наиболее известным своей работой с Владимиром Ипатьевым над каталитической конверсией высокооктанового авиационного топлива (и инновациями, которые помогли Королевским ВВС победить Битва за Британию ). [ 1 ] [ 2 ] Благодаря его научному вкладу были разработаны новые процессы изомеризации парафинов , . алкилирования ароматических соединений и органических реакций, катализируемых основаниями [ 3 ] [ 4 ]

Биография

[ редактировать ]

Герман Пинес родился 17 января 1902 года в семье Исаака и Евгении (Гринфельд) Пинес, еврейской пары из Лодзи. [ 5 ] (тогда в составе Российской империи , ныне Польша ). Пинес покинул Лодзь в молодости из-за еврейских квот. [ 2 ] [ 6 ] : 119–121  и другие антиеврейские действия не позволяли еврейским студентам посещать университет. [ 6 ] : 119–124  [ 7 ] [ 8 ] Вместо этого Пинс поехал учиться во Францию. В 1927 году Пинс получил степень в области химического машиностроения в Высшей школе химической промышленности Лиона (ныне Высшая школа химической промышленности Лиона ). [ 9 ]

В 1928 году [ 10 ] [ 5 ] Пайнс эмигрировал в США. [ 10 ] Проработав пару лет на рутинных работах, в 1930 году он присоединился к компании Universal Oil Products (ныне UOP LLC) в Маккуке, штат Иллинойс . Он начал с проведения рутинных анализов, а позже был переведен в исследовательский отдел. [ 5 ] К 1930 году Пайнс был аспирантом Чикагского университета и работал в UOP. [ 10 ] Там он познакомился с уроженцем России Владимиром Ипатьевым . Пайнс стал его ассистентом, положив начало двадцатидвухлетнему научному сотрудничеству. [ 2 ] [ 11 ] Первоначально оба экспатрианта использовали французский и русский языки в качестве рабочих языков, поскольку на обоих они говорили лучше, чем на английском. [ 9 ]

Учась по ночам, Пайнс защитил докторскую диссертацию по органической химии в Чикагском университете в 1935 году, защитив диссертацию «Исследование электроотрицательности органических радикалов» . [ 12 ] [ 13 ] В 1941 году Пайнс получил должность профессора-исследователя по совместительству в Северо-Западном университете в Эванстоне, штат Иллинойс. [ 2 ] Он продолжал работать в ЮОП, [ 3 ] с 1945 по 1951 год работал штатным координатором поисковых исследований ОУП. [ 5 ] [ 12 ]

После смерти Ипатьева в 1952 году Пайнс покинул UOP, чтобы сосредоточиться на своей работе в Северо-Западном университете. В 1953 году он стал Ипатьевским профессором-исследовательом химии и директором Ипатьевской лаборатории высокого давления и каталитической лаборатории. Пайнс ушел с этой должности в 1970 году. [ 3 ] но продолжал вести научную деятельность в качестве почетного профессора. [ 12 ] за несколько месяцев до его смерти 10 апреля 1996 года. [ 3 ]

Пайнс высоко оценил готовность США принять беженцев. [ 10 ]

«США — это место смешения всех людей. Здесь тебя ценят за то, кто ты есть и что ты можешь сделать, а не за то, откуда ты родом. Здесь аутсайдеры очень быстро становятся членами сообщества. Люди не понимают, насколько это сложно. находится в другом месте мира, потому что здесь это так легко. Но я знаю». [ 10 ]

Пайнс женился на Дороти Млотек в 1927 году. [ 5 ] Вместе они эмигрировали в Чикаго. Она была ученым и страстной сионисткой. У них родилась дочь Джудит [ 5 ] или Джуди (Пайнс) Зюссмайер. [ 2 ] Разочарованные возможностями получения образования для евреев во время Великой депрессии, они втроем покинули Чикаго и поселились в Израиле. [ нужны разъяснения ] незадолго до начала Второй мировой войны, но разочаровался и вскоре вернулся в Иллинойс.

Мать, братья и дядя Пайнса, а также другие члены его семьи были убиты во время Холокоста . [ 2 ] [ 10 ]

Пайнс и Ипатьев тесно сотрудничали в течение 22 лет, пока Ипатьев не умер и Пайнс не стал его преемником в Северо-Западном университете. [ 14 ] Скромный человек, склонный подчеркивать вклад других, Пайнс, тем не менее, был описан как «один из выдающихся ученых этого столетия». [ 15 ] На протяжении всей своей карьеры Пайнс внес значительный вклад в понимание гетерогенного катализа и химии нефтяных углеводородов . [ 3 ] [ 4 ] [ 9 ]

Ипатьев призывал каждого человека в своем штате тратить 10–15% своего времени на личный проект, приятный их «химической душе». [ 14 ] Вначале Пайнс решил проверить одну из доминирующих доктрин того времени: [ 10 ] [ 14 ] убеждение, что парафиновые углеводороды или алканы являются инертными веществами, не вступающими в реакцию с другими веществами при низких температурах. [ 2 ] [ 14 ] [ 16 ] [ 17 ] Само название «парафин» отражало это убеждение, происходящее от латинского «parum affinis» (ограниченное сродство). [ 15 ]

Пайнсу удалось продемонстрировать, что катализ может происходить при низких температурах, вопреки прежним представлениям. [ 14 ] При низких температурах в присутствии серной кислоты ( H 2 SO 4 ) изопарафины, например изобутан, вступали в реакцию с олефинами. [ 15 ] [ 17 ] [ 18 ] Этот алкилирования процесс [ 4 ] был открыт в 1932 году и коммерциализирован в 1938 году. [ 19 ]

Ипатьев и Пайнс пытались понять сложные химические реакции, на которые влияли многие факторы, включая температуру, концентрацию используемой кислоты и соотношение кислоты к другим соединениям. [ 20 ] [ 21 ] Такие реакции часто приводили к образованию сложной смеси продуктов, в том числе промежуточных, которые могли участвовать в дальнейших реакциях. [ 20 ]

Работая с чистыми углеводородами, а не с нефтяными фракциями, Пайнс смог лучше выделить и понять конкретные химические реакции. [ 12 ] Он подчеркнул, что реакция не может быть понята до тех пор, пока не будут идентифицированы и поняты все продукты реакции. Его ученик Герберт Аппель позже вспоминал, как его учили «никогда не удовлетворяться механизмом, пока он не объяснит все продукты». [ 12 ] : 84 

Пайнсу удалось понять и описать изомеризацию бутанов и пентанов. [ 4 ] [ 14 ] Изомеризация — это реакция перегруппировки , при которой одна молекула превращается в другую, содержащую те же атомы в другом расположении. [ 22 ] Пайнс разработал метод каталитического превращения н-бутана в изобутан. Первым шагом было протонирование бутена серной кислотой с образованием реакционноспособного , но недолговечного промежуточного карбениевого иона . [ 15 ] : 157  [ 14 ] Вторым этапом было алкилирование изобутана катионами карбения. [ 14 ] Изомеризация бутана была открыта в 1935 году и коммерциализирована в 1941 году. [ 19 ] Продолжающиеся исследования химических процессов показали, что невозможно добиться изомеризации парафиновых углеводородов без химического катализатора: одного тепла недостаточно. [ 23 ] Чистый н-бутан не будет реагировать без источника олефиновых катионов. [ 12 ]

Производство изобутана было необходимым шагом в производстве высокооктанового бензина. [ 14 ] Каталитическое превращение парафинов в изопарафины называют «одним из краеугольных камней нефтяной промышленности». [ 15 ] Объединение процессов алкилирования и изомеризации бутана привело к разработке высокооктановых топлив для использования в авиационных бензинах. [ 24 ] Изобутан C3–C4 и олефины являются побочными продуктами флюид-каталитического крекинга и других процессов каталитической и термической конверсии. Во время процесса алкилирования изопарафины с легкой молекулярной массой , такие как изобутан, могут объединяться с олефинами C3–C4 с образованием изопарафинов или алкилатов с более высокой массой, которые не содержат олефиновых или ароматических углеводородов. [ 24 ] [ 25 ]

Hawker Hurricane Mk I, июль 1940 г.
Наземный экипаж дозаправляет Hawker Hurricane Mk I, август 1940 года.

Эти методы подготовки держались в секрете американцами во время Второй мировой войны, но топливо было предоставлено союзникам для их «Спитфайров» и «Харрикейнов» и, как говорят, дало Королевским ВВС преимущество в битве за Британию . [ 1 ] [ 16 ] Еще одним достижением Пайнса и его коллег во время войны стал химический анализ топлива немецких самолетов. Это позволило союзникам атаковать шахты и другие объекты, производившие материалы, имеющие решающее значение для военных действий Германии. [ 16 ] С тех пор процессы алкилирования стали использоваться для производства бензина для двигателей, поскольку двигатели стали более мощными. Алкилирование может быть предпочтительным процессом и по экологическим причинам. [ 24 ]

Установив, что такие реакции возможны, Пайнс и его коллеги исследовали механизмы катализа углеводородов. Они изучили различные превращения, включая «полимеризацию, алкилирование, циклизацию, присоединение, отщепление и реакции переноса гидрида». [ 26 ] Они сделали фундаментальные открытия, которые способствовали пониманию механизмов, включающих ионы карбония , карбанионы , свободные радикалы , промежуточные соединения, термические реакции и взаимосвязь между каталитическим поведением и химией поверхности. [ 15 ] [ 27 ] Пайнс изучал как кислотный , так и основной катализ ; каталитические свойства оксидов алюминия ; и ароматизации , дегидрирования и гидрирования металлов. катализаторы [ 12 ]

Он внес вклад в понимание механизма дегидратации спиртов на оксиде алюминия в качестве катализатора и носителя. [ 4 ] [ 15 ] : 89, 211  [ 28 ] Он также исследовал механизмы ароматизации алканов по хрому. [ 4 ] [ 15 ] : 89  [ 29 ] Он проанализировал реакции переноса водорода с участием ароматических углеводородов. [ 4 ] [ 15 ] : 89  [ 30 ] [ 31 ] Его работа оказала влияние на лауреата Нобелевской премии Джорджа Эндрю Олаха , который смог химически стабилизировать карбокатионы и дополнительно исследовать их структуру и активность. [ 15 ] : 157 

Открытия Пайнса и Ипатьева о катализе реакций углеводородов заложили фундаментальную основу для нефтеперерабатывающей и химической промышленности. [ 15 ] : 89  В этих отраслях используются различные типы катализаторов для высвобождения насыщенных углеводородов в природном газе и сырой нефти. Процессы с участием благородных металлов, жидких и твердых кислотных катализаторов имеют важное значение для производства энергии и широко используемых промышленных химикатов в двадцатом веке. [ 19 ] [ 32 ] Работа Пайнса, Ипатьева, Луи Шмерлинга , Германа С. Блоха , Владимира Гензеля и других в лаборатории Риверсайд компании Universal Oil Products (UOP) была отмечена презентацией Национального исторического исторического химического памятника в здании лаборатории в Маккуке, штат Иллинойс. 15 ноября 1995 года. [ 12 ] [ 33 ]

Пайнс был основателем Клуба катализа в Чикаго. [ 34 ] С 1999 года Чикагский клуб катализа и Honeywell-Universal Oil Products (UOP) вручают ежегодную премию Германа Пайнса в знак признания выдающихся исследований в области катализа. [ 34 ] [ 35 ]

Публикации

[ редактировать ]

Пайнс опубликовал не менее 265 научных публикаций. Ему принадлежало 145 патентов США. он был соредактором журнала «Достижения в области катализа» . Более двадцати лет [ 30 ] Он написал три книги: [ 9 ]

  • Пайнс, Герман; Сталик, Уэйн М. (1977). Катализируемые основаниями реакции углеводородов и родственных соединений . Нью-Йорк: Академическая пресса. ISBN  978-0-12-557150-0 .
  • Пайнс, Х. (1981). Химия каталитических превращений углеводородов . Нью-Йорк: Академическая пресса. ISBN  9780323155922 .
  • Пайнс, Герман (1992). Возникновение и эволюция Ипатьевской каталитической лаборатории Северо-Западного университета, 1930-1970 гг . Химический факультет Северо-Западного университета.

Документы Пайнса находятся в архивах Северо-Западного университета. [ 30 ] [ 41 ]

  1. ^ Jump up to: а б «Тогда: Истребители союзников с двигателями Lab Discovery в битве за Британию» . Северо-Западный университет . Проверено 12 сентября 2018 г.
  2. ^ Jump up to: а б с д и ж г Саксон, Вольфганг (21 апреля 1996 г.). «Герман Пайнс, 94 года, химик, улучшающий топливо» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 12 сентября 2018 г.
  3. ^ Jump up to: а б с д и Захтлер, Вольфганг (19 января 2012 г.). «Герман Пайнс – он произвел революцию в общем понимании катализа» . Североамериканское каталитическое общество . Проверено 13 сентября 2018 г.
  4. ^ Jump up to: а б с д и ж г час «Объявлены лауреаты национальной премии ACS 1983 года: Премия Э. В. Мерфри в области промышленной и инженерной химии» . Новости химии и техники . 60 (37): 57. 13 сентября 1982 г. doi : 10.1021/cen-v060n037.p044 .
  5. ^ Jump up to: а б с д и ж Сеймур, Раймонд Б.; Фишер, Чарльз Х. (1988). Профили выдающихся американских химиков . Сидней: Litarvan Enterprises Pty. Ltd., стр. 373–374. ISBN  978-0937557051 .
  6. ^ Jump up to: а б Хеллер, Селия С. (1 января 1994 г.). На грани разрушения: евреи Польши между двумя мировыми войнами . Издательство Государственного университета Уэйна. стр. 107–124. ISBN  978-0814324943 . Проверено 21 октября 2018 г.
  7. ^ Ауэрбах, Карен. «Польское еврейство между войнами» . Мое еврейское образование . Проверено 13 сентября 2018 г.
  8. ^ Бодо, Бела. «Роль антисемитизма в изгнании неарийских студентов, 1933-1945» (PDF) . Ресурсный центр Шоа . Международная школа исследований Холокоста . Проверено 13 сентября 2018 г.
  9. ^ Jump up to: а б с д Дэвис, Берт (2013). «Основатели и новаторы науки о катализе, Часть 2: Герман Пайнс (1902–1996)» (PDF) . Энергея . 24 (3): 3. Архивировано из оригинала (PDF) 9 сентября 2015 года . Проверено 12 сентября 2018 г.
  10. ^ Jump up to: а б с д и ж г Маллен, Уильям (15 июля 1990 г.). «Маловероятный герой: выдающаяся роль польского иммигранта в победе в битве за Британию» . Чикаго Трибьюн . Чикаго, Иллинойс, стр. 23–27 . Проверено 12 сентября 2018 г.
  11. ^ Пайнс, Герман (3 июня 1983 г.). «Глава 3: В. Н. Ипатьев: Каким я его знал». Гетерогенный катализ . Серия симпозиумов ACS. Том. 222. Американское химическое общество. стр. 23–32. дои : 10.1021/bk-1983-0222.ch003 . ISBN  978-0-8412-0778-3 .
  12. ^ Jump up to: а б с д и ж г час Хоффман, Норман Э. (3 июня 1983 г.). «Глава 7 Герман Пайнс и органический гетерогенный катализ». Гетерогенный катализ: избранные истории Америки: на основе симпозиума, спонсируемого Отделом истории химии, на 183-м собрании Американского химического общества, Лас-Вегас, Невада, 28 марта - 2 апреля 1982 г. Серия симпозиумов ACS. Том. 222. Американское химическое общество. стр. 77–87. дои : 10.1021/bk-1983-0222.ch007 . ISBN  9780841210479 . Среди областей, которые он исследовал, - кислотный катализ, основной катализ, оксиды алюминия, катализаторы ароматизации и дегидрирования, а также катализаторы гидрирования металлов.
  13. ^ Пайнс, Герман (1937). Исследование электроотрицательности органических радикалов . Чикаго, Иллинойс: Чикагский университет.
  14. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Шмерлинг, Льюис (1975). Владимир Николаевич Ипатьев 1867–1952 Биографические воспоминания (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия наук . Проверено 13 сентября 2018 г.
  15. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к Зекчина, Адриано; Калифано, Сальваторе (28 февраля 2017 г.). Развитие катализа: история ключевых процессов и персонажей в каталитической науке и технологиях . Хобокен, Нью-Джерси: Уайли. стр. 83–91, 156–157, 211. ISBN.  9781119181286 .
  16. ^ Jump up to: а б с Хейсе, Кенан (13 апреля 1996 г.). «Герман Пайнс, 94 года, изобретатель, подаривший миру высокооктановое топливо» . Чикаго Трибьюн . Проверено 20 сентября 2018 г.
  17. ^ Jump up to: а б Линн, Карл Б.; Гросс, Аристид В. (октябрь 1945 г.). «Алкилирование изопарафинов олефинами в присутствии фтористого водорода». Промышленная и инженерная химия . 37 (10): 924–929. дои : 10.1021/ie50430a012 .
  18. ^ Ипатьев В.Н.; Гросс, Аристид В.; Пайнс, Герман; Комаревский, В.И. (июнь 1936 г.). «Алкилирование парафинов олефинами в присутствии хлорида алюминия». Журнал Американского химического общества . 58 (6): 913–915. дои : 10.1021/ja01297a018 .
  19. ^ Jump up to: а б с Гембицки, Стэнли А. (2000). «Новые прорывные технологии на основе твердых кислот» . В Корме, А.; Мело, ФВ; Мендиорос, С.; Фиерро, JLG (ред.). 12-й Международный конгресс по катализу: материалы 12-го ICC, Гранада, Испания, 9–14 июля 2000 г. (1-е изд.). Эльзевир. п. 148. ИСБН  9780080528632 . Проверено 22 сентября 2018 г.
  20. ^ Jump up to: а б Ипатьев В.Н.; Пайнс, Герман (1936). «Конъюнктивная полимеризация - влияние температуры, концентрации и количества серной кислоты на полимеризацию олефинов». Журнал органической химии . 1 (5): 464–489. дои : 10.1021/jo01234a003 .
  21. ^ Лафферти, У.Л. младший; Стокелд, RW (1971). «Алкилирование и изомеризация» . Происхождение и переработка нефти . Достижения химии. Том. 103. С. 130–149 . дои : 10.1021/ba-1971-0103.ch007 . ISBN  978-0-8412-0120-0 .
  22. ^ Спейт, Джеймс Г. (31 августа 2018 г.). Механизмы реакций в экологической инженерии: анализ и прогноз . Баттерворт-Хайнеманн. п. 357. ИСБН  978-0128044223 . Проверено 23 сентября 2018 г.
  23. ^ Асингер, Ф.; Штайнер, HME (5 марта 2016 г.). Парафины: химия и технология . Эльзевир Наука. стр. 695–696. ISBN  9781483146621 . Проверено 23 сентября 2018 г.
  24. ^ Jump up to: а б с Даттон, Джон А. «Алкилирование» . FSC 432 Нефтепереработка . Пенсильванский штат . Проверено 22 сентября 2018 г.
  25. ^ «Алкилирование является важным источником октана в бензине» . Управление энергетической информации США . 13 февраля 2013 года . Проверено 22 сентября 2018 г.
  26. ^ Эломари, Салех А.; Тимкен, Хе-Гён К. «Заявка на патент США US20100147740A1. Восстановление и использование конъюнктивных полимеров из ионных жидких катализаторов» . Гугл Патенты . Проверено 13 сентября 2018 г.
  27. ^ Пайнс, Х. (1981). Химия каталитических превращений углеводородов . Нью-Йорк: Академическая пресса. ISBN  9780323155922 .
  28. ^ Пайнс, Герман; Манассен, Йост (1966). Механизм дегидратации спиртов на глиноземных катализаторах . Том. 16. С. 49–93. дои : 10.1016/S0360-0564(08)60351-X . ISBN  9780120078165 . {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помогите )
  29. ^ Пайнс, Герман; Гетшель, Чарльз Т. (октябрь 1965 г.). «Глинозем: катализатор и носитель. XXIV. Обсуждение механизма ароматизации алканов в присутствии хромооксидных катализаторов». Журнал органической химии . 30 (10): 3530–3536. дои : 10.1021/jo01021a058 .
  30. ^ Jump up to: а б с д и ж «Путеводитель по документам Германа Пайнса (1902–1996) 1935/1996» . ЮНКАП . Библиотека Северо-Западного университета . Проверено 13 сентября 2018 г.
  31. ^ Пайнс, Герман; Сталик, Уэйн М. (1977). Катализируемые основаниями реакции углеводородов и родственных соединений . Нью-Йорк: Академическая пресса. ISBN  978-0-12-557150-0 .
  32. ^ Соммер, Дж.; Йост, Р. (2000). «Карбений и ионы карбония в активации малых алканов, катализируемой жидкостью и твердой суперкислотой» (PDF) . Чистое приложение. Хим . 72 (12): 2309–2318. дои : 10.1351/pac200072122309 . S2CID   46627813 . Архивировано из оригинала (PDF) 22 октября 2018 года . Проверено 20 сентября 2018 г.
  33. ^ Jump up to: а б «Риверсайдская лаборатория Universal Oil Products (UOP)» . Химические ориентиры . Американское химическое общество . Проверено 20 сентября 2018 г.
  34. ^ Jump up to: а б «Награды CCSS» . Центр катализа и науки о поверхности (CCSS) . Северо-Западный университет . Проверено 12 сентября 2018 г.
  35. ^ МакМахон, Майк М. (апрель 2017 г.). «Химик с Северо-Запада получает премию Германа Пайнса за катализ» . Новости Северо-Западного кампуса . Проверено 12 сентября 2018 г.
  36. ^ «Премия Эрнеста Гюнтера в области химии натуральных продуктов» . Американское химическое общество . Проверено 12 сентября 2018 г.
  37. ^ «Премия Юджина Дж. Худри в области прикладного катализа» . Североамериканское каталитическое общество . Проверено 13 сентября 2018 г.
  38. ^ «Премия Джорджа А. Олаха в области химии углеводородов и нефти» . Американское химическое общество . Проверено 12 сентября 2018 г.
  39. ^ «Лауреаты премии «Пионер химической промышленности»» . Американский институт химиков . Проверено 12 сентября 2018 г.
  40. ^ «Премия Э.В. Мерфри в области промышленной и инженерной химии» . Американское химическое общество . Проверено 12 сентября 2018 г.
  41. ^ Jump up to: а б «Документы Германа Пайнса (1902–1996)» . Архивные и рукописные собрания . Северо-Западный университет . Проверено 13 сентября 2018 г.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: bd8bfa77b742d5a5ce3adc4645274325__1722759660
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/bd/25/bd8bfa77b742d5a5ce3adc4645274325.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Herman Pines - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)