烯烃的复分解反应和催化剂机理与应用的探究历程——2005年诺贝尔化学奖的启迪
（作者： 魏雯 林菲菲 陆真*，南京师范大学化学教育研究所 210097）
摘要 2005年的诺贝尔化学奖颁给了3位在烯烃复分解反应研究方面做出突出贡献的化学家伊夫·肖万、罗伯特·格拉布和理查德·施罗克。本文详细介绍了烯烃复分解反应、反应的实质——换位反应、换位反应的催化剂的研制以及烯烃复分解反应在有机合成、绿色化学和药物化学等方面的应用前景。
关键词 诺贝尔化学奖 换位 烯烃复分解
2005年10月5日，瑞典皇家科学院将本年度诺贝尔化学奖授予法国化学家伊夫·肖万和两位美国化学家罗伯特·格拉布和理查德·施罗克，以表彰他们在烯烃复分解反应研究和应用方面做出的卓越贡献。
获奖者介绍
伊夫·肖万出生于1930年，是法国石油研究所的荣誉所长，同时也是法国科学院成员；罗伯特·格拉布1942年生于美国肯塔基州凯尔弗特市，26岁获哥伦比亚大学博士学位。他于1969年至1978年在密歇根州立大学担任助理教授、副教授，1978年起在加州理工学院担任化学系教授至今。理查德·施罗克1945年生于美国印第安纳州伯尔尼市，26岁获哈佛大学博士学位，他从1975年起在美国麻省理工学院任教，1980年成为麻省理工学院化学系教授。
1970年，肖万发表重要论文，阐明了烯烃复分解反应的反应机制，这一机制解释了此前有关烯烃复分解反应的各种问题。后来罗伯特·格拉布和理查德·施罗克在实验中为这种机制提供了有力证据，同时开发出实用有效的新型反应催化剂。
获奖成果的介绍
碳是地球生命的核心元素。碳原子能以不同方式与多种原子连接，形成小到几个原子、大到上百万个原子的分子。这种独特的多样性奠定了生命的基础，它也是与人类生活密切相关的学科——有机化学的核心。今年诺贝尔化学奖的三位得主，获奖原因就是他们弄清了如何通过复分解反应来使烯烃分子的基团交换（交换舞伴），将不同的分子部件重新组合成新的物质。这极大的拓展了人们在构造碳化合物骨架的想象空间。
换位——烯烃复分解反应的实质
换位（metathesis）一词源自希腊文meta（改变）和thesis（位置），指两个物质部分的交换。如反应AB + CD → AC + BD中，B和C交换了位置，我们把这过程称之为换位。烯烃复分解反应是指在金属烯烃络合物（又称金属卡宾）的催化下，不饱和碳碳双键或三键发生断裂、重排的形成新的烯烃化合物的反应，实际上是通过金属卡宾实现碳=碳双键两边基团换位的放应。这些发现为有机分子合成开辟了新的途径。
烯烃换位的重要性及应用
1、历史地位
诺贝尔奖一个世纪以来，至今已有5次有机化学合成方法论上的研究成果获得了诺贝尔化学奖。而此次烯烃换位反应和适宜的催化剂的发现，可以说是有机合成领域上的再一次突破。
1912
格林尼亚试剂的发明 有机化合物的催化加氢
1950
发现了双烯合成反应，即Diels—Alder反应
1979
在有机合成中发展了有机硼、有机磷试剂和反应
2001
手性催化开创药物和材料合成
2005
烯烃复分解反应——换位合成法
2、使化学走向“绿色”
长期以来，有机合成化学在丰富人们的物质生活、抵御各种疾病和自然灾害等方面做出了重要的贡献。与此同时也带来了一些有害的副产物如有害气体、有害固体和有害溶剂等。在经济生活谋求可持续发展的今天，要想使化学走上绿色之路，最重要的是使从生产源头上提高绿色化工产品的生产效率，减少有害物质的产生。而三位科学家在烯烃复分解上的研究，使换位合成法在促进有机合成绿色化方面变得更加行之有效，该方法使有机合成反应步骤比以前简化了，所需要的资源也大大减少，材料浪费也少多了，同时操作起来也更加简单，只需要在正常温度和压力下就可以完成，更关键的是在有机合成中使用该方法对环境的污染程度大大降低。换位合成法使有机合成工业向着绿色化学迈出了重要一步。
3、应用前景
换位合成方法现在已成为化学化工研究中的常用手段和工艺，并给化工工业发展带来了宽阔的视野。为化学工业制造出更多新的化学分子提供千载难逢的机会，使得在理论层面上分子设计出的新型、新功能分子的合成与制造成为现实。
此外换位方法在医药品工业、生物技术工业和食品生产上也有极大的商业潜力。专家们称只要能够想到，任何新的化学分子都可以被制造出来，这对研发药物并最终攻克艾滋病有很大帮助。同时可制造出廉价、清洁的化学物质如可抗高压的高温的各种新式塑料、燃料添加物、杀虫剂、肥料甚至诱捕和驱赶蚊虫的合成分泌物等等，极大地推动和促进了化学工业，特别是制药业和塑料工业的发展。
参考文献：
[1]
http://nobelprize.org/chemistry/laureates/2005/index.html
[2] 麻生明 孙海荣 金碧辉.烯烃复分解反应.中国基础科学.2005,4:7
