Нобелевские лауреаты: Карл Циглер

Немецкий химик Карл Циглер

The Nobel Foundation/Science Photo Library/Getty Images/Indicator.Ru

Как эсэсовец стал нобелевским лауреатом, как «асептика» может помочь в катализе и как конкуренты добились общего успеха, рассказывает новый выпуск рубрики «Как получить Нобелевку».

В истории науки есть фамилии, которые отрываются от своих хозяев и живут собственной жизнью. «Реней» для химика — каталитический никель, «дьюар» — сосуд для жидкого азота или кислорода. Иногда такие фамилии отрываются парами и тройками. «Дильс — Альдер», «Шарко — Мари — Тут»… Наши два очередных героя тоже стали такой парой, и, хотя работали в разных странах и были в какой-то мере соперниками, оба получили в один год одну Нобелевскую премию. А катализаторы их имени по-прежнему остаются важнейшим достижением в химии полимеров.

Первый из них — немец — обладал широчайшим спектром интересов и отметился не только исследованиями и открытиями в реакциях полимеризации.

Карл Вальдемар Циглер

Родился 26 ноября 1898 года, Хельза, Германская империя

Умер 12 августа 1973 года, Мюльхайм-на-Руре, Федеративная республика Германия

Нобелевская премия по химии 1963 года (1/2 премии, совместно с Джулио Натта). Формулировка Нобелевского комитета: «За их открытия в области химии и технологии высокомолекулярных полимеров (for their discoveries in the field of the chemistry and technology of high polymers)».

Карл Циглер-младший родился в коммуне Хельза в административном округе Кассель в семье лютеранского священника Карла Циглера-старшего и его супруги Луизы Ролл.

Именно через отца Карл познакомился с самым первым нобелевским лауреатом, создателем вакцины от дифтерии Эмилем Берингом.

Уже в начальной школе Циглер заинтересовался естественными науками. «Точкой входа» стал удачный учебник по физике. Успехи в школе оказались блестящими, а за последний год в средней школе юный Циглер получил премию как лучший ученик. Более того, в Марбургском университете Циглеру сказали, что он может смело не учиться первые два семестра: этот материал вундеркинд уже знал.

В университете органическую химию преподавал Карл фон Оверс. Он же учил органике и студента, который учился годом позже, — будущего нобелевского лауреата Георга Виттига, о котором речь еще впереди. Оверс стал и первым научным руководителем Циглера и руководителем его докторской диссертации.

Карл фон Оверс

Wikimedia Commons

Правда, параллельную учебу и научную работу пришлось прервать — в возрасте 20 лет Циглера призвали в армию. К счастью, в 1918 году Первая мировая неумолимо шла к концу. Повоевать пришлось недолго, и в том же году Карл вернулся к науке. В 1920-м он защитил диссертацию и стал преподавателем Марбургского университета. Потом последовал Франкфурт, Гейдельберг, университет Галле… Даже в Чикаго Циглер ездил с лекциями — но главным в его жизни оставалась наука.

Первые серьезные исследования химика относились к свободным радикалам. Много лет работы он отдал на то, чтобы понять, почему вещества со свободным неспаренным электроном у третичного атома углерода (то есть образовавшего три связи с другими атомами углерода) оказываются сравнительно стабильными, а если заместители у этого атома ненасыщены, то стабильность оказывается еще выше. Именно Циглер выявил электронные и стерические (пространственные) факторы, которые влияют на стабильность этих соединений.

Следующим большим «куском» работы Циглера стали макроциклы. Он использовал сильные основания, такие как литиевые и натриевые соли аминов, для циклизации длинноцепочечных углеводородов с конечной цианогруппой. Здесь, наверное, главным его достижением стал синтез мускона — того самого вещества, которое отвечает за запах мускуса.

Формула мускона

Wikimedia Commons

Две эти области привели Циглера к первой крупной химической награде — Мемориальной медали Либиха, которую он получил в 1935 году.

Продолжение работы с металлоорганическими соединениями было логичным шагом. Алкильные производные натрия и калия — две группы соединений, которые он получил сначала, а затем пришла очередь алкил- и ариллития. Эти реагенты стали очень удобными инструментами в органическом синтезе. Уже за это, в принципе, наш герой был бы достоин премии, но главное его открытие, тоже связанное с металлоорганикой, было еще впереди. Первый шаг на этом пути — открытие присоединения алкилметаллов к двойной связи и образование сравнительно длинной углеродной цепочки — Циглер сделал еще в 1927 году.

Когда к власти пришел Гитлер, Циглер отнесся к изменениям спокойно. Он принял новый порядок, и в 1940 году даже стал членом-покровителем СС (такое звание и соответствующий значок носили люди, не состоящие на службе СС, но вместо этого регулярно вносящие финансовый вклад в организацию). Зато власти не мешали и даже способствовали его продвижению в науке.

В 1943 году Циглер возглавил Институт исследований угля кайзера Вильгельма (позже кайзера Вильгельма сменит Макс Планк). Эту должность он занимал и после войны (похоже, денацификация не сильно затронула Циглера и вообще именно ему отдают главную заслугу в послевоенном восстановлении германской химии).

Новый институт дал Циглеру главное — неограниченное количество этилена, побочного продукта угольной промышленности. Ученый хотел получить полиэтилен, используя в качестве катализатора триэтилалюминий. Однако вместо желаемого почему-то получался только димер — бутилен.

Попытки разобраться привели к пониманию, что все дело в том, что исходная металлоорганика была загрязнена солями других металлов, в первую очередь никеля, которые отщепляли алюминийорганику и не давали реакции идти дальше. В результате Циглер начал два новых направления работы: «асептический» — получение беспримесной алюминийорганики — и поиск других металлов, которые бы, наоборот, ускоряли реакцию и доводили ее до конца. Необходимым ингредиентом оказались соли титана. В результате у Циглера получился прекрасный полиэтилен с очень хорошей степенью регулярности.

С 1940-х годов Циглер дружил и сотрудничал с итальянским химиком Джулио Наттой из компании Montecatini, которой он и представил новый катализатор для коммерческих целей. При этом оба химика, развивавшие метод Циглера, запатентовали его — каждый на себя, что привело и к ссоре, и к патентным войнам (о них мы расскажем в нашей следующей статье). Но дело было сделано: путь к крупнотоннажному производству полимеров — в том числе и синтетического каучука — оказался открыт. А друзья-враги в 1963 году получили одну Нобелевскую премию на двоих. Ситуация оказалась сходной с премией по физиологии 1906 года, врученной двум идейным соперникам в нейробиологии, Сантьяго Рамон-и-Кахалю и Камилло Гольджи (при этом в Нобелевской лекции Гольджи продолжал спорить с Кахалем).

Джулио Натта

Wikimedia Commons

Впрочем, Циглера как раз больше интересовала именно наука. Он очень характерно изложил суть своего научного метода: «Я никогда не начинал с какого бы то ни было подобия формально изложенной проблемы. Все мои усилия развивались совершенно спонтанно, начинаясь с чего-то, по сути дела, иррационального в природе... Мой метод напоминал блуждание по новой, неизведанной земле, в ходе которого постоянно открываются интересные перспективы... однако такие, что никто точно не знает, куда это путешествие приведет». Мало кто скажет так в своей Нобелевской лекции!

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.