創意泉涌的化學巨匠——巴頓爵士
20世紀之前的科學家大多出身富貴,也許是這樣能接受良好的教育,從而有機會在科學上嶄露頭腳,有些科學家還有貴族的頭銜。德里克·巴頓是英國20世紀有機化學巨匠,1969年諾貝爾化學獎獲得者,被英國王室授予爵士頭銜。但巴頓的出身在當時來說比較卑微,他獲得爵士爵位完全是因為英國王室對巴頓科學才能的讚賞。
雞窩飛出的鳳凰
1918年,巴頓出生在一個木匠家庭,祖上三代都是木匠,他上學期間顛沛流離,到處飄蕩,但也是勉強上到中學,一段時間只能上幾乎不用繳費的教會學校,可憐的巴頓由於衣衫單薄,經常是冷得發抖,感冒生病。更不幸的是,他的父親在他17歲那年突然亡故了,而他卻是家裡唯一的孩子,為了支撐這個家,他只好輟學,繼承祖業。但是巴頓討厭做木工活,他覺得一點意思都沒有,如果這一輩子就是這樣生活,那活得就太痛苦了,他要改變現狀。
雞窩關不住金鳳凰,不久以後,他就應徵入伍,作為候補軍人,他獲得了進修的機會,得以到倫敦帝國大學去學習化學,由於巴頓學業優秀,他獲得了大學生最羨慕的霍夫曼獎,前後也就是五六年的時間,巴頓就獲得博士學位。
巴頓一生好像從不想得過且過,他希望他的事業和生活都出類拔萃。
二戰戰事吃緊,他作為候補軍人被宣召入伍,去研究一種在皮膚上寫字後能隱藏和顯現的墨水,但研究過程中的固定模式讓他受不了,無法自由發揮的他很鬱悶,寫信給帝國大學的同學和同事,請求他們為自己想辦法回到學校。
二戰快結束的時候,他得以退伍,到伯明翰一家企業做研究,開發有機磷產品,雖然有機磷很有用,但他覺得沒有挑戰性,心裡又開始不安分了,他想到大學裡任教,並進行自由的研究。之後他輾轉了好幾個學校,最後總算在他最喜歡的帝國大學安下心來,從事他喜歡的有機化學研究。
他最初到學校任教的時候,一點都不受重視,被安排為助理講師,他的轉運是在聽著名化學家伍德沃德講課後。伍德沃德發覺他是個人才,並願意與他成為好友,給他必要的扶助。之後他就一發不可收拾,很快在化學界嶄露頭角。
「創造」化學反應
巴頓一生共發表了1000多篇論文,篇篇都是很有價值的研究或發現,對於別人研究好幾年都研究不出來的課題,對於他來說,也許就是幾天的事兒,甚至幾個小時就成功完成,有機化學研究對於他來說輕鬆得就像拼積木一樣。他曾經說,我是發明化學反應,而不是發現它們。
的確,很多異常成功的化學反應並不是他通過觀察發現的,而是他憑空創造出來的。
對於巴頓來說,發現一種化學反應是很費力的,發明它們反而很輕鬆。這不單是說在紛繁複雜的微觀世界裡觀察一種分子如何進行反應,勞心費力,關鍵是,如果沒有預見性的頭腦,給反應創造條件,也許等到天荒地老,某些反應都不會出現,人又如何去發現它們呢?
很多反應,往往就是巴頓拿著鉛筆在廢紙上那麼勾勒幾筆,然後讓助手或學生拿去進行實驗,結果那些分子們正好是按照他的想法來反應的。這一點可是非常厲害,這說明巴頓對那些千千萬萬的分子們會怎麼牽手,怎麼分離的規律掌握得很透徹。
曾經,劍橋一家醫藥化學公司想利用廉價的原料合成一種異常昂貴的激素,其他研究者已經試驗過很多方法,都失敗了,當巴頓面對這個問題時,他天才般地利用了自由基的功能,自由基當時還是人們非常不熟悉的概念,人們從沒有想過要利用自由基進行化學反應,巴頓卻想到了利用自由基的活潑性。於是很快,60克昂貴的激素就被輕易生產出來了,這60克激素的價值有多大?當時全世界從天然物質中提取的這種激素,總共也沒有0.01克!
從此,巴頓開創了廣闊的自由基參與反應的化學,很多難以合成的異常複雜的分子,尤其是醫藥分子都需要用到自由基,使用自由基可以讓化學家根據需要來設計自己的反應步驟,從而把有機化學推向頂峰。
還有一個故事也非常有代表性,當時人們研究氮化硫很火熱,巴頓問一位研究者為什麼不製造氮化硒(硒與硫同屬於一個族,具有類似的性質)時,研究者說氮化硒具有強爆炸性,但巴頓卻高興地喊起來:太好了,這分子的能量夠大,肯定會與許多物質反應!就是說,可以用氮化硒創造出很多反應來!
巴頓就是這樣一位能夠敏銳創造反應的化學大家。
不願做實驗的化學家
巴頓曾經這樣教導年輕化學家:在科研領域,如果你已經對反應胸有成竹,你就不要白花時間了,沒有意義。在你還不知道物質如何反應,但可以猜測的時候,才有意義。
巴頓還有句很狂的話: 我研究一個課題,不久別人也會研究,當關於這個課題的論文很多的時候,我就放棄,再找新的課題。潛台詞是,他從來都是做開創性的研究的。
巴頓一般不自己費力去做實驗,他都是把這種冗長繁瑣的事交給同事、學生或手下。在巴頓還沒有自己的研究團隊之前,他和另一個同事都認識到同樣的分子會有不同的立體形狀,例如環己烷的立體形狀就有船形的和椅子形狀的兩種。但是檢測分子們到底具有什麼樣的不同形狀,這種瑣碎的事情他不願做,而他的同事就去做了,他則去研究和考慮這些不同形狀的分子對於化學反應會有什麼影響。
其實關於立體化學這方面的研究,巴頓並沒花多大功夫,就與另一個人共同獲得了1969年的諾貝爾化學獎。
巴頓總是活力充沛,當他白天只能做不喜歡的事情時,晚上他則忘我地進行自己的興趣研究。甚至晚年該退休的時候,他不願退休,最後帝國大學對他強行退休。這倒不是因為巴頓貪戀職位或者薪水,而是如果沒有了他感興趣的研究工作,退休閑著對他來說是一種折磨。
於是退休之後,他又跑到美國的另一所大學去任職,直到逝世。
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