Карл Циглер - Karl Ziegler

Карл Циглер
Карл Циглер
Родившийся	Карл Вальдемар Циглер 26 ноября 1898 г. Хелса недалеко от Касселя , Германская империя
Умер	12 августа 1973 г. (1973-08-12)(74 года) Мюльхайм , Западная Германия
Национальность	Германия
Альма-матер	Марбургский университет
Известен	Катализатор Циглера – Натта Процесс Циглера Бромирование Воля – Циглера Реакция Торпа – Циглера Алюминийорганический химический состав Литийорганический реагент
Награды	Медаль Либиха (1935 г.) Крест военных заслуг 2-й степени (1940 г.) Вернер фон Сименс Ринг (1961 г.) Нобелевская премия по химии (1963 г.)
Научная карьера
Поля	Органическая химия
Учреждения	Университет Гете Франкфуртский университет Гейдельбергский университет Галле-Заале Институт Макса Планка für Kohlenforschung
Докторант	Карл фон Ауверс

Карл Вальдемар Циглер (26 ноября 1898 - 12 августа 1973) был немецким химиком , получившим Нобелевскую премию по химии в 1963 году вместе с Джулио Натта за работу над полимерами . Нобелевский комитет признал его «прекрасную работу по металлоорганическим соединениям [которые] ... привели к новым реакциям полимеризации и ... проложили путь для новых и очень полезных промышленных процессов». Он также известен своей работой со свободными радикалами , многочленными кольцами и металлоорганическими соединениями , а также разработкой катализатора Циглера-Натта . Одной из многих наград, полученных Циглер, была награда Вернера фон Сименса в 1960 году совместно с Отто Байером и Вальтером Реппе за расширение научных знаний и техническое развитие новых синтетических материалов .

биография

ранняя жизнь и образование

Карл Циглер родился 26 ноября 1898 года в Хелсе недалеко от Касселя , Германия, и был вторым сыном Карла Циглера, лютеранского священника, и Луизы Ралль Циглер. Он учился в Кассель-Беттенхаузене в начальной школе. Вводный учебник физики впервые пробудил интерес Циглера к науке. Это побудило его проводить эксперименты у себя дома и много читать помимо школьной программы. Он также познакомился со многими известными людьми через своего отца, включая Эмиля Адольфа фон Беринга , признанного создателем вакцины против дифтерии. Его дополнительные исследования и эксперименты помогают объяснить, почему он получил награду как самый выдающийся ученик на последнем курсе средней школы в Касселе, Германия. Он учился в Марбургском университете и смог пропустить первые два семестра обучения из-за обширных базовых знаний. Однако его учеба была прервана, так как в 1918 году он был отправлен на фронт в качестве солдата для службы в Первой мировой войне . Он получил докторскую степень. в 1920 году учился у Карла фон Ауверса . Его диссертация была на тему «Исследования семибензола и связанных с ним ссылок», по итогам которой было опубликовано три публикации.

Карьера

Карл Циглер проявил тягу к науке в раннем возрасте. Он продолжил учебу, быстро получив докторскую степень в Марбургском университете в 1920 году. Вскоре после этого он кратко читал лекции в Марбургском и Франкфуртском университетах .

В 1926 году он стал профессором Гейдельбергского университета, где провел следующие десять лет, исследуя новые достижения в области органической химии. Он исследовал стабильность радикалов на трехвалентном углероде, 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 большим кольцевым системам "Vielgliedrige Ringsysteme", в которой изложены основы принципа разбавления Ругли-Циглера.

Институт Макса Планка по исследованию угля.

В 1936 году он стал профессором и директором Химического института (Chemisches Institut) в Университете Галле-Заале, а также был приглашенным лектором в Чикагском университете . Зиглер, который был покровителем член в СС получил Merit войны Крест второго класса в октябре 1940 года.

С 1943 по 1969 год Зиглер был директором Института исследований угля им. Макса Планка (Max-Planck-Institut fur Kohlenforschung), ранее известного как Институт исследований угля имени Кайзера-Вильгельма (Kaiser-Wilhelm-Institut fur Kohlenforschung) в Мюльхайм-на-дер-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 был президентом в течение пяти лет. Он также был президентом Немецкого общества нефтегазовой науки и углехимии (Deutsche Gesellschaft für Mineralölwissenschaft und Kohlechemie) с 1954 по 1957 год. В 1971 году Лондонское Королевское общество 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 Нобелевской премии, поскольку есть фотография, на которой они оба счастливо танцуют. Циглер любил путешествовать по миру со своей семьей, особенно в круизах. Он даже планировал специальные круизы и самолеты для наблюдения за затмениями. Карл Циглер заболел во время круиза по наблюдению за затмением 1972 года со своим внуком. Он умер через год.

Циглер и его жена были большими любителями искусства, особенно картин. Карл и Мария дарили друг другу картины на дни рождения, Рождества и юбилеи. Они собрали большую коллекцию картин, не обязательно одного определенного периода, но картин, которые им нравились. Мария, будучи заядлым садовником, особенно любила цветочные картины Эмиля Нольде , Эриха Хекеля , Оскара Кокошки и Карла Шмидт-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.

Карл Циглер был человеком многих открытий и обладателем множества патентов. В результате своего патентного соглашения с Институтом Макса Планка Циглер был богатым человеком. На часть этого богатства он учредил Фонд Циглера с примерно 40 миллионами немецких марок для поддержки исследований института. Другой однофамилец - Karl-Ziegler-Schule, городская средняя школа, которая была основана 4 декабря 1974 года и переименовала ранее существовавшую школу. Школа находится в Мюльхайме, Германия.

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

Научные достижения

На протяжении всей своей жизни Циглер был ревностным защитником необходимой неделимости всех видов исследований. Из-за этого его научные достижения варьируются от фундаментальных до самых практических, а его исследования охватывают широкий круг тем в области химии. Будучи молодым профессором, Циглер задал вопрос: какие факторы способствуют диссоциации углерод-углеродных связей в замещенных производных этана ? 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 докторантом Марбургского университета , Циглер опубликовал свою первую крупную статью, в которой показал, как галохромные (R ₃ C ⁺ Z ^- ) соли могут быть получены из карбинолов. Предыдущая работа оставила впечатление, что галохромные соли или свободные радикалы (R3C •) требуют, чтобы R был ароматическим . Его вдохновили 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 привел его к публикации первой из многих публикаций, в которых он стремился определить стерические и электронные факторы, ответственные за диссоциацию гексамещенных производных этана.

Многокомпонентные кольцевые соединения

Работа Циглера с многочленными кольцевыми соединениями также использовала реактивную природу соединений щелочных металлов. Он использовал сильные основания, такие как литиевая и натриевая соли аминов, для осуществления циклизации длинноцепочечных углеводородов, содержащих концевые цианогруппы. Затем первоначально образованное кольцевое соединение 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 выходам, превосходящим результаты существующих процедур (Лейлин): он смог получить алициклические кетоны с большим кольцом, от C ₁₄ до C _33. , с выходами 60–80%. Выдающимся примером этого синтеза был приготовленный Леопольдом Ружичкой мускон , пахучий ингредиент животного мускуса . Циглер и его сотрудники опубликовали первую из своей серии статей о получении больших кольцевых систем в 1933 году. За свои работы в этой области и в свободнорадикальной химии он был награжден Мемориальной медалью Либиха в 1935 году.

Металлоорганические соединения

Работа Циглера со свободными радикалами привела его к органическим соединениям щелочных металлов . Он обнаружил, что расщепление эфира открыло новый метод получения алкилов натрия и калия, и обнаружил, что эти соединения можно легко превратить в гексамещенные производные этана. Природу заместителя можно легко и систематически изменять, используя этот способ синтеза, просто изменяя идентичность исходного материала простого эфира.

Литий-алкилы

Позже, в 1930 году, он непосредственно синтезировал алкилы и арилы лития из металлического лития и галогенированных углеводородов. 4Li + 2RX - 2RLi Этот удобный синтез стимулировал многочисленные исследования реагентов RLi другими, и теперь литийорганические реагенты являются одним из самых универсальных и ценных инструментов химика-синтетика. Собственное исследование Циглера алкилов лития и олефинов должно было привести непосредственно к открытию им нового метода полимеризации примерно 20 лет спустя.

Живая полимеризация

В 1927 году он обнаружил, что при добавлении олефинового стильбена к раствору фенилизопропилового калия в этиловом эфире происходит резкое изменение цвета с красного на желтый. Он только что наблюдал первое присоединение щелочноорганического соединения металла через двойную связь углерод-углерод. Дальнейшая работа показала, что он может последовательно добавлять все больше и больше олефинового углеводородного бутадиена к раствору фенилизопропилового калия и получать длинноцепочечный углеводород с активным калиевым концом, оставшимся нетронутым. Такие олигомеры были предшественниками так называемых « живых полимеров ».

Полиэтилен

Поскольку Зиглер работал в Институте исследований угля им. Макса Планка , этилен был легко доступен в качестве побочного продукта угольного газа. Из-за дешевизны 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 продолжала происходить конкурирующая реакция элиминирования, вызывающая аномальный результат: вместо превращения этилена в смесь высших алкилов алюминия его димер, 1-бутен , был почти единственным продуктом. Было высказано предположение, что должен присутствовать загрязнитель, чтобы вызвать эту неожиданную реакцию удаления, и в конечном итоге было установлено, что причиной являются следы солей никеля. Циглер осознал важность этого открытия; если соль никеля может иметь такое сильное влияние на протекание реакции этилен-алюминийалкил, то, возможно, другой металл может задержать реакцию элиминирования . Циглер и его ученик Х. Брейл обнаружили, что соли хрома , циркония и особенно титана не способствуют элиминированию R2AlH, а, напротив, значительно 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 полиэтилен с высокой молекулярной массой (MW> 30 000) и, что наиболее важно, сделать это при низких давлениях этилена. У группы Циглера внезапно появилась процедура полимеризации этилена, превосходящая все существующие процессы.

Катализатор Циглера-Натта

В 1952 году Циглер сообщил о своем катализаторе компании Montecatini в Италии, консультантом которой выступал Джулио Натта . Натта обозначил этот класс катализаторов как «катализаторы Циглера» и чрезвычайно заинтересовался их способностью и потенциалом стереорегулярной полимеризации α-олефинов, таких как пропен. Циглер тем временем сосредоточился в основном на крупномасштабном производстве полиэтилена и сополимеров этилена и пропилена . Вскоре о его открытии стало известно научному сообществу. Высоко кристаллические и стереорегулярные полимеры , которые ранее не могли быть получены синтетический стали возможными. За свою работу по контролируемой полимеризации углеводородов с использованием этих новых металлоорганических катализаторов Карл Циглер и Джулио Натта разделили Нобелевскую премию по химии 1963 года.

Награды и награды

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 присуждена нынешним Немецким химическим обществом и вручается немецким химикам за выдающиеся достижения и творческий подход. Циглер получил эту награду за свою работу в синтезе многочленных кольцевых систем и стабильных трехвалентных углеродных радикалов.
• Крест военных заслуг 2-й степени (19 октября 1940 г.)
• Карл Дуйсберг Плакетт (1953); Эта награда присуждается Немецким химическим обществом за выдающиеся заслуги в продвижении химии.
• Медаль Лавуазье (1955 г.); Эта награда присуждается Французским химическим обществом ученым в различных областях химии.
• Медаль Карла Энглера (1958 г.); Эта награда вручается Немецким обществом нефтегазовой науки и угольной химии, президентом которого он был в предыдущие годы.
• Вернер фон Сименс Ринг (1960); Это кольцо было присуждено Фондом Вернера фон Сименса и считается высшей наградой Германии для людей, которые своими действиями 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 очень полезных промышленных процессов».
• Суинберн медаль из пластмассы института , Лондон (1964); Эта награда присуждается человеку, который добился значительного прогресса в области науки, техники или технологий пластмасс.
• Крест за большие заслуги со звездой и поясом ( Großes Verdienstkreuz mit Stern und Schulterband ) Федеративной Республики Германии (1964)
• Международная медаль за синтетический каучук эпохи резины и пластмасс (1967)
• Большой федеральный крест за заслуги (Орден за заслуги перед Федеративной Республикой Германии) (1969); Зиглер получил эту награду за свою работу в области науки и технологий.
• Pour le Mérite для искусств и наук (ранее Peace Class) (1969)
• Иностранный член Королевского общества (1971)
• Медаль Вильгельма Экснера (1971).
• Мемориальная доска Немецкого химического общества в рамках программы «Исторические вехи химии» ( Historische Stätten der Chemie ) в Институте исследования угля им. Макса Планка в Мюльхайм-на-Руре (2008 г.)
• Почетные докторские степени Ганноверского технического университета , Гиссенского университета , Гейдельбергского университета и Дармштадтского технического университета.
• Карл-Циглера-Schule в Мюльхайм был назван в честь Ziegler
• Циглера Фонд Карлы расположена в немецком химическом обществе и дает Science Award, на Карл Циглер премию  [ де ] (стоит 50000 евро)

Смотрите также

• Список лауреатов Нобелевской премии по химии

Рекомендации

Внешние ссылки

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