诺贝尔化学奖系列(三)——美国开始霸榜的40年(1951-1990)

中国高校在线
2025-10-08

诺贝尔化学奖系列一: 1901-1920, 20年

诺贝尔化学奖系列二: 1921-1950, 30年

诺贝尔化学奖系列三:     1951-1990, 40年

1901-1920的20年间,获化学奖人数最多的国家是德国,共7人,占获奖总人数的38.8%。法国3人,英国2人获奖,而美国只有1人西奥多・威廉・理查兹获奖。这个阶段,德国以 “全面领先” 成为化学领域绝对核心。背后的原因是德国化学学科底蕴深厚,拥有完善的高等教育体系、雄厚的工业研发需求。

1921-1950的30年间,获化学奖人数最多的国家还是德国,共9人,占总人数27.2%。美国有6人,占总人数18%,排名第二,崛起势头明显,逐步缩小与欧洲差距。变化背后的原因可能是一, 二战期间欧洲科学家外流,而美国通过吸引欧洲移民学者(如爱因斯坦等)、同时加大科研经费投入,逐步建立起完善的科研体系。

1951-1990的40年间,获化学奖人数最多的国家成为美国,共33人,占总人数46.5%,开始霸榜诺贝尔化学奖这与美国吸引全球人才的政策,为研究提供良好环境,充足的科研经费密不可分。值得一提的是, 即便经历二战巨大重创,这一时期的德国竟也有9人上榜获奖,让人惊叹。

这一期间,多人共享奖项比例高,共有 28 个年份的诺贝尔化学奖由 2 人或 3 人共享。从学科上看生物化学与分子生物学方向获奖11次,有机化学获奖7次(其中包括全合成大师罗伯特・伯恩斯・伍德沃德和伊莱亚斯・J・科里)。

1951 年

埃德温马蒂松麦克米伦(Edwin Mattison McMillan,1907.09.18 - 1991.09.07),美国人

图片

获奖原因因在超铀元素化学领域的发现。

主要成就: 自然界中存在的最重元素是铀,其原子序数为 92。所有比铀更重的元素均具有放射性,且会迅速衰变。然而,人们已发现可通过用粒子和原子核轰击原子来人工制造这类重元素。1940 年,埃德温麦克米伦(Edwin McMillan)利用粒子加速器,用中子轰击铀,证实已成功制造出原子序数为 93 的新元素,并将其命名为镎(neptunium)。此外,麦克米伦还为更多重元素及同位素的图谱绘制作出了贡献。

格伦西奥多西博格(Glenn Theodore Seaborg,1912.04.19 - 1999.02.25),美国人


图片

获奖原因:因在超铀元素化学领域的发现。

主要成就:在埃德温麦克米伦(Edwin McMillan)做出初步贡献之后,格伦西博格(Glenn Seaborg)于 1940 年成功制造出原子序数为 94 的新元素,并将其命名为钚(plutonium)。这种新物质在核武器和核能领域均具有重要意义。此后,西博格还发现了更多重元素及其同位素。

1952 年

阿切尔约翰波特马丁(Archer John Porter Martin,1910.03.01 - 2002.07.28),英国人

图片

理查德劳伦斯米林顿辛格(Richard Laurence Millington Synge,1914.10.28 - 1994.08.18),英国人

图片

获奖原因:因发明分配色谱法。

主要成就:当一滴含有多种物质混合物的液体滴在纸上时,该液体会在纸上逐渐扩散。然而,混合物中的不同物质扩散速度不同,这就会在纸上形成颜色各异的痕迹。20 世纪 40 年代,阿彻马丁(Archer Martin)与理查德辛格(Richard Synge)利用这一现象,以及气体混合物中的类似现象,研发出了多种色谱法—这类方法可用于分离混合物中的物质,同时也能测定混合物的组成。

1953

赫尔曼施陶丁格(Hermann Staudinger,1881.03.23 - 1965.09.08),德国人

图片

获奖原因:因在高分子化学领域的发现。

主要成就:我们周围的世界由原子结合形成的分子构成。20 世纪初,化学家们曾就 “这些分子的尺寸能达到多大” 展开争论。20 世纪 20 年代初,赫尔曼施陶丁格(Herman Staudinger)提出,分子可以非常大 —— 其尺寸可包含数万个甚至数十万个原子。他证实了小分子如何通过连接形成长链,进而构成超大分子——即聚合物(polymers)。这一研究成果为塑料等合成材料的发展奠定了基础。

1954

莱纳斯鲍林(Linus Pauling,1901.02.28 - 1994.08.19),美国人

图片

获奖原因:因对化学键本质及其在阐释复杂物质结构方面应用的研究。

主要成就:20 世纪 20 年代量子力学(quantum mechanics)的发展,不仅对物理学领域产生了深远影响,也对化学领域带来了重大变革。20 世纪 30 年代,莱纳斯鲍林(Linus Pauling)是率先运用量子力学理解并描述化学键(chemical bonding)的先驱者之一。所谓化学键,即原子相互结合形成分子的方式。鲍林的研究覆盖了化学领域的多个广泛方向,例如,他曾致力于具有重要生物学意义的化合物结构研究。1951 年,他公布了 α- 螺旋(alpha helix)的结构,而 α- 螺旋是许多蛋白质分子的重要基础组成部分。

1955

文森特杜维尼奥(Vincent du Vigneaud,1901.05.18 - 1978.12.11),美国人


图片

获奖原因:因在具有重要生物化学意义的含硫化合物领域的研究,尤其因首次合成多肽激素。

主要成就:硫元素在构成所有生命基础的部分化合物及化学反应过程中发挥着重要作用。文森特杜维尼奥(Vincent du Vigneaud)致力于含硫化合物的研究,其中包括催产素(oxytocin)——这是一种激素,在人类及哺乳动物的亲密关系与生殖过程等方面具有重要作用。1953 年,杜维尼奥成功分离出催产素并确定了其化学组成,使其成为首个氨基酸序列被解析的肽类激素。此外,他还通过人工手段成功合成了催产素。

1956

  西里尔诺曼欣谢尔伍德(Cyril Norman Hinshelwood,1897.06.19 - 1967.10.09),英国人

图片

获奖原因:因对化学反应机理的研究。

主要成就:在化学反应过程中,原子与分子会重新组合并形成新的结构。当反应过程中生成的分子易与初始存在的分子发生反应时,就可能引发链式反应(chain reaction)。爆炸与燃烧便是链式反应的典型例子。20 世纪 30 年代,西里尔欣谢尔伍德(Cyril Hinshelwood)从理论角度分析了链式反应涉及的条件与反应步骤。其中,他发现理论推导结果与氢和氧之间反应的实验观察结果高度吻合。

尼科莱尼古拉耶维奇谢苗诺夫(Nikolay Nikolaevich Semenov,1896.04.15 - 1986.09.25),苏联(现俄罗斯)人

图片

获奖原因:因对化学反应机理的研究。

主要成就:在化学反应过程中,原子与分子会重新组合并形成新的结构。当反应中生成的分子易于与初始存在的分子发生反应时,就可能引发链式反应(chain reaction)。爆炸与燃烧便是链式反应的典型例子。20 世纪 30 年代,尼科莱谢苗诺夫(Nikolay Semyonov)从理论与数学角度,分析了链式反应涉及的条件及反应步骤序列。其中,他发现理论推导结果与磷和氧、氢和氧之间反应的实验观察结果均高度吻合。

1957

亚历山大罗伯塔斯托德(Alexander Robertus Todd,1907.10.02 - 1997.01.10),英国人。

图片

获奖原因:因在核苷酸及核苷酸辅酶领域的研究工作。

主要成就:脱氧核糖核酸(DNA)与核糖核酸(RNA)这类物质,几乎存在于所有生物的所有细胞中。DNA 与 RNA 的基本组成单位是核苷酸(nucleotides)。而核苷酸本身,又由科学家所称的含氮碱基(nitrogen base)、糖分子(sugar molecule)以及一个或多个磷酸基团(phosphate groups)构成。1940 年前后,亚历山大托德(Alexander Todd)开始更深入地研究核苷酸的组成。他运用化学方法将核苷酸拆解,并将其各个组成部分,与通过已知成分、以已有明确方法合成的物质进行对比分析。

1958

弗雷德里克桑格(Frederick Sanger,1918.08.13 - 2013.11.19),英国人

图片

获奖原因:因在蛋白质结构领域的研究工作,尤其在胰岛素结构研究方面的贡献。

主要成就:蛋白质是由氨基酸链构成的分子,在我们细胞的生命活动过程中发挥着关键作用。胰岛素(insulin)是一种重要的蛋白质,它是一种调节血液中糖含量的激素。20 世纪 40 年代起,弗雷德里克桑格(Frederick Sanger)开始研究胰岛素分子的组成。他利用酸将胰岛素分子分解成较小的片段,再借助电泳(electrophoresis)和色谱法(chromatography)将这些片段彼此分离。通过进一步分析,他确定了胰岛素分子中两条肽链的氨基酸序列,并在 1955 年明确了这两条链的连接方式。

1959

加洛斯拉夫海罗夫斯基(Jaroslav Heyrovský,1890.12.20 - 1967.03.27),捷克人

图片

获奖原因因发现并发展了极谱分析法。

主要成就:化学现象与电现象往往密切相关,氧化还原反应(redox reactions)便是典型例子——在此类反应中会发生电子的转移(释放与吸收)。1922 年,雅罗斯拉夫海罗夫斯基(Jaroslav Heyrovsky)发现了一种通过电学测量来分析溶液中各类物质的存在及含量的方法。该方法使用两个电极对溶液进行分析,其中一个电极为滴汞电极(dropping mercury electrode)。对于不同物质,当施加特定电压时,氧化还原反应会使电流迅速升高,而电流的最终水平取决于该物质在溶液中的浓度。

1960

威拉德利比(Willard Libby,1908.12.17 - 1980.09.08),美国人

图片

获奖原因:因发明利用碳- 14(carbon-14)测定考古学、地质学、地球物理学及其他科学领域中物质年代的方法。

主要成就:碳是所有生物体内的基本组成元素。在自然界中,碳存在两种变体(即同位素,isotopes):稳定的碳 - 12(carbon-12)与具有放射性的碳- 14。碳- 14 是宇宙射线作用于大气后形成的,且会不断衰变。当生物体死亡后,其从大气中获取碳的过程随之停止,体内的碳 - 14 便会以固定速率通过放射性衰变逐渐减少。1949 年,威拉德利比(Willard Libby)研发出一种利用这一原理测定化石及考古遗迹年代的方法。

1961

梅尔温卡尔文(Melvin Calvin,1911.04.08 - 1997.01.08),美国人

获奖原因:因对植物中二氧化碳同化作用的研究。

主要成就:光合作用(photosynthesis)是生命最基础的过程之一。绿色植物利用太阳光能,将水和空气中的二氧化碳转化为碳水化合物。20 世纪 50 年代初,梅尔文卡尔文(Melvin Calvin)及其同事通过研究(尤其以单细胞绿藻为研究对象),追踪到了碳元素在光合作用不同阶段的转化路径。为此,他们运用了放射性同位素(radioactive isotopes)、色谱法(chromatography)等技术手段。他们的研究发现包括:揭示了磷化合物在碳水化合物合成过程中所发挥的重要作用。

1962

马克斯佩鲁茨(Max Perutz,1914.05.19 - 2002.02.06),英国人


图片

获奖原因:因对球状蛋白质结构的研究。

主要成就:当 X 射线穿过晶体结构时,会形成可被拍摄为图像的衍射图案(diffraction patterns),这些图像随后可用于测定晶体的结构。20 世纪 30 年代,这一方法(即 X 射线晶体衍射法)被用于解析越来越大且复杂的分子结构。例如,马克斯佩鲁茨着手解析血红蛋白(hemoglobin)的结构 —— 血红蛋白是一种能让血液将供能所需的氧气输送到身体肌肉的蛋白质。他的这项研究于 1959 年完成,此后,他又对血红蛋白分子及其功能展开了进一步研究。

约翰肯德鲁(John Kendrew,1917.03.24 - 1997.08.23),英国人

图片

获奖原因:因对球状蛋白质结构的研究。

主要成就: 1957 年,约翰肯德鲁(John Kendrew)成为首位成功测定蛋白质原子结构的科学家。他破解了肌红蛋白(myoglobin)的结构——这是一种存在于肌肉细胞中、用于储存氧气的蛋白质。

1963

卡尔齐格勒(Karl Ziegler,1898.11.26 - 1973.08.12),德国人

图片

获奖原因:因在高分子化学与高分子工艺领域的发现。

主要成就:如今的世界中,塑料等合成材料十分常见。塑料由超大分子构成,这类大分子则由小分子形成的长链组成。1953 年,卡尔齐格勒(Karl Ziegler)研发出一种制备这类分子长链的方法 —— 以铝化合物作为催化剂(catalyst),催化剂可加快反应速率,且不会成为最终产物的组成部分。铝原子的电子排布方式特殊,能吸引具有活性的分子,并使这些活性分子嵌入分子长链与铝原子之间。通过这种方式,分子链得以逐步延长。

居里奥纳塔(Giulio Natta,1903.02.26 - 1979.05.01),意大利人

图片

获奖原因:因在高分子化学与高分子工艺领域的发现。

主要成就:在卡尔齐格勒(Karl Ziegler)研发出 “利用催化剂制备这类分子长链” 的方法(催化剂是能加速化学反应进程、且不影响最终产物的物质)之后,居里奥纳塔(Giulio Natta)进一步发展了该方法。1955 年,他发现了一种特殊催化剂,可使分子链的结构单元按特定方向排列。这一突破使得制备具有橡胶质感和纺织材料特性的高分子材料成为可能。

1964

多罗西克劳富特霍奇金(Dorothy Crowfoot Hodgkin,1910.05.12 - 1994.07.29),英国人

图片

获奖原因:因通过 X 射线技术测定重要生物化学物质的结构。

主要成就:当 X 射线穿过晶体结构时,所形成的衍射图案可被拍摄成图像,这些图像随后用于测定晶体的结构。20 世纪 30 年代,这一方法(即 X 射线晶体衍射法)被用于解析越来越大且复杂的分子结构。凭借大量的 X 射线衍射图像、详尽的计算以及敏锐的分析,多萝西克劳福特霍奇金于 1946 年成功测定了青霉素(penicillin)的结构,并在 1956 年测定了维生素 B₁₂(vitamin B₁₂)的结构——维生素 B₁₂是所有维生素中结构最复杂的一种。

1965

罗伯特伯恩斯伍德沃德(Robert Burns Woodward,1917.04.10 - 1979.07.08),美国人

图片

获奖原因:因在有机合成领域的卓越成就。

主要成就:自然界中存在大量有机物质——这类化合物以碳元素为基础,种类繁多且结构差异极大。通过化学方法构建(即合成)有机物质,在科学研究与工业生产中均具有重要意义。有机合成通常需要经过复杂的多步骤过程。罗伯特伍德沃德(Robert Woodward)精通这类合成工艺,并在 20 世纪 50 至 60 年代成功合成了多种重要物质,包括奎宁(quinine)、胆固醇(cholesterol)、可的松(cortisone)、多种抗生素,以及赋予叶子绿色的物质——叶绿素(chlorophyll)。

1966

罗伯特S马利肯(Robert S. Mulliken,1896.06.07 - 1986.10.31),美国人

图片

获奖原因:因在化学键及分子电子结构领域的基础性工作,其贡献基于分子轨道法。

主要成就:我们周围的世界由原子构成的分子组成。在尼尔斯玻尔(Niels Bohr)基于量子物理原理提出的原子模型中,电子在不同的 “电子层”(shell)内围绕原子核运动,每个电子层可容纳的电子数量固定。当时的观点认为,分子中原子间的吸引力,源于原子通过共享电子来填满自身电子层。20 世纪 20 年代中期起,罗伯特马利肯(Robert Mulliken)将量子力学应用于分子内电子运动的精密模型构建,这类模型被称为 “分子轨道”(molecular orbitals)。

1967

曼弗雷德艾根Manfred Eigen,1927.05.09 - 2019.02.06),德国人

图片

获奖原因:因对极快化学反应的研究,其研究通过极短能量脉冲扰动平衡状态来实现。

主要成就:化学反应过程中,原子与分子会重新组合并形成新的结构。化学反应会受到热量、光线等多种因素的影响,且反应步骤的进行速度可能非常快。1953 年,曼弗雷德艾根(Manfred Eigen)引入高频声波(high-frequency sound waves),将其作为触发快速化学反应与过程的手段,例如盐在溶剂中的溶解过程。反应速率可通过声波的能量进行计算。此外,他还研究了电压对化学过程的影响。

罗纳德·乔治·雷伊福特·诺里什(Ronald George Wreyford Norrish,1897.11.09 - 1978.06.07),英国人

图片

乔治波特(George Porter,1920.12.06 - 2002.08.31),英国人

图片

获奖原因:因对极快化学反应的研究,其研究通过极短能量脉冲扰动平衡状态来实现。

主要成就:化学反应过程中,原子与分子会重新组合并形成新的结构。化学反应会受到热量、光线等多种因素的影响,且反应步骤的进行速度可能非常快。20 世纪 40 年代末,罗纳德诺里什(Ronald Norrish)与乔治波特(George Porter)制造出一盏功率极强的灯,该灯能发出极短的光脉冲(very short bursts of light)。光的能量会触发分子间的反应,或将分子分解成易于发生反应的片段。通过记录不同物质特有的光谱(light spectrums),就能监测反应的进程。

1968

拉斯昂萨格(Lars Onsager,1903.11.27 - 1976.10.05),美国人

图片

获奖原因:因发现以其名字命名的倒易关系,该关系是不可逆过程热力学的基础。

主要成就:热力学研究的是热及其向其他形式能量的转化,本质上涉及对原子和分子运动的统计描述。不可逆热力学过程只能沿一个方向进行,无法反向发生。拉尔斯昂萨格(Lars Onsager)分析了各种不可逆热力学过程的数学方程,并于 1931 年发现了其中的关联,进而推导出后来被称为 “倒易关系” 的方程。这一成果使得对不可逆过程的完整描述成为可能。

1969

德里克巴顿(Derek Barton,1918.09.08 - 1998.03.16),英国人

图片

获奖原因:因他们在构象概念的发展及其在化学中的应用方面所做出的贡献。

主要成就:自然界中,生物体由种类极其繁多的化合物构成,这些化合物都以碳元素为共同组成成分。碳化合物中原子间的结合能决定了化合物的结构,但这种结构并非完全刚性。它们在一定程度上具有灵活性。因此,分子能够呈现出不同的构象,而这会影响分子与其他物质的反应方式。20 世纪 50 年代,德里克巴顿(Derek Barton)绘制了多种具有生物重要性的物质的构象图,例如胆汁酸、性激素、可的松和胆固醇。

奥德哈塞尔(Odd Hassel,1897.05.17 - 1981.05.11),挪威人

图片

获奖原因:因他们在构象概念的发展及其在化学中的应用方面所做出的贡献。

主要成就:自然界中的生物体由种类极多的化合物构成,这些化合物均以碳元素为共同组成成分。碳化合物中原子间的结合能决定了其结构,但这种结构并非完全刚性。它们在一定程度上具备灵活性。因此,分子能够呈现出不同的构象,而这会影响分子与其他物质的反应方式。20 世纪 40 年代末,奥德哈塞尔(Odd Hassel)发表了开创性研究成果,内容涉及含六个碳原子的环状分子的不同构象。

1970

路易斯费德里科莱洛伊尔(Luis Federico Leloir,1906.09.06 - 1987.12.02),阿根廷人

图片

获奖原因:因发现糖核苷酸及其在碳水化合物生物合成中的作用。

主要成就:路易斯莱洛伊尔(Luis Leloir)证实,核苷酸在碳水化合物的生成与转化过程中发挥着关键作用。1949 年,莱洛伊尔发现,一种糖向另一种糖的转化,依赖于由一个核苷酸和一种糖构成的分子。他后来还证明,碳水化合物的生成并非如先前假设的那样是代谢作用的逆转,而是包含其他步骤的独立过程。

1971

格哈德赫兹伯格(Gerhard Herzberg,1904.12.25 - 1999.03.03),加拿大人

图片

获奖原因:因在分子(尤其是自由基)的电子结构与几何构型研究领域所做出的贡献。

主要成就:我们所处的世界由构成分子的原子组成。在许多化学反应中,分子会分解成更小的片段——自由基。这些自由基会迅速与其他片段结合,形成新的分子。分子会吸收特定波长的光,这些光谱可结合量子力学计算,用于确定不同分子的结构。格哈德赫兹伯格(Gerhard Herzberg)改进了这些研究方法,并在 20 世纪 50 至 60 年代间,测定了大量自由基的化学结构。

1972

克里斯蒂安安芬森(Christian Anfinsen,1916.03.26 - 1995.05.14),美国人

图片

获奖原因:因在核糖核酸酶研究方面的工作,尤其涉及氨基酸序列与具有生物活性的构象之间的关联。

主要成就:生物体的遗传信息储存在 DNA 分子中,这些信息会通过 RNA 分子,在蛋白质合成过程中进行转化。蛋白质由一长串氨基酸构成,这些氨基酸链会以特定方式折叠。细胞内的化学过程由一类名为 “酶” 的蛋白质调控。克里斯蒂安安芬森(Christian Anfinsen)研究了 “核糖核酸酶” 这种酶,它能将 RNA 分解成更小的片段。1961 年,安芬森证实,氨基酸序列本身就决定了氨基酸链的折叠方式,此过程无需额外的遗传信息。

斯坦福摩尔(Stanford Moore,1913.09.04 - 1982.08.23),美国人

图片

威廉霍华德斯坦(William Howard Stein,1911.06.25 - 1980.08.23),美国

图片

获奖原因:因他们在理解核糖核酸酶分子活性中心的化学结构与其催化活性之间关联方面所做出的贡献。

主要成就:生物体的遗传信息储存在 DNA 分子中,这些信息会通过 RNA 分子,在蛋白质合成过程中进行转化。细胞内的化学过程由一类名为 “酶” 的蛋白质调控。斯坦福穆尔(Stanford Moore)与威廉斯坦(William Stein)研究了 “核糖核酸酶” 这种酶,它能将 RNA 分解成更小的片段。20 世纪 50 年代末,这两位研究者成功深入解析了该酶的活性中心,并阐明了其分子结构与其加速生化反应能力之间的关联。

1973

恩斯特奥托费歇尔(Ernst Otto Fischer,1918.11.10 - 2007.07.23),德国人

图片

杰弗里威尔金森(Geoffrey Wilkinson,1921.07.14 - 1996.09.26),英国人

图片

获奖原因:因他们各自独立开展的、在有机金属化合物(即所谓的夹心化合物)化学领域的开创性工作。

主要成就:我们周围的世界由构成分子的原子组成。尽管自然界中存在数量庞大的分子,但在实验室中仍能合成出自然界中不存在的分子。1952 年,恩斯特奥托菲舍尔(Ernst Otto Fischer)与杰弗里威尔金森(Geoffrey Wilkinson)各自独立开展研究,发现了一种由碳化合物与金属原子构成的新型化合物。这类在自然界中不存在的 “夹心结构” 里,两个环状碳化合物分别从两侧将一个金属原子包裹其中。

1974

保罗弗洛里(Paul Flory,1910.06.19 - 1985.09.09),美国人

图片

获奖原因:因在大分子物理化学领域所取得的兼具理论与实验价值的基础性成就。

主要成就:塑料制品由聚合物构成,而聚合物是由小分子形成长链结构的超大分子。20 世纪 30 年代中期,保罗弗洛里(Paul Flory)发现,由于聚合物分子片段与溶剂分子片段之间存在作用力,溶解在溶剂中的聚合物会呈现出一定程度的伸展状态。当温度降低时,聚合物会收缩。弗洛里确定了一个特定温度,在此温度下,上述作用力相互平衡。此时聚合物的长度与它在未溶解状态下的长度相近。他还定义了一个常数,该常数可概括聚合物溶液的特性。

1975

约翰·沃卡普·康福思John Warcup Cornforth,1917.09.07 - 2013.12.08),英国人

图片

获奖原因:因在酶催化反应的立体化学领域所开展的研究工作。

主要成就:酶是一类在生化过程中发挥活性,但不会融入最终产物的物质。约翰康福思(John Cornforth)研究了此类过程中各类分子的结构与转化,包括酶如何取代反应分子中的某个氢原子,以及这一过程会产生何种结果。开展这项研究,自 20 世纪 50 年代中期起,他运用了氢的多种同位素—— 即重量不同、反应速度也不同的氢原子。基于研究结果,他成功合成了多种具有生物重要性的物质。

弗拉基米尔普雷洛格(Vladimir Prelog,1906.07.23 - 1998.01.07),瑞士人

图片

获奖原因:因在有机分子及反应的立体化学领域所开展的研究。

主要成就:自然界中存在大量有机物质,这类化合物含有碳元素,且能在多种不同的化学反应中发生转化。20 世纪 40 年代末,弗拉基米尔普雷洛格(Vladimir Prelog)开始研究有机分子的结构与其反应方式之间的关联。他的研究涵盖中等尺寸的环状分子,以及当分子的不同部分相互接触时如何发生反应。此外,他还研究了存在两种不同镜像异构体的物质,以及这些物质的反应特性。

1976

威廉利普斯科姆(William Lipscomb,1919.12.09 - 2011.04.14),美国人

图片

获奖原因:因对硼烷结构的研究,阐明了化学键合的相关问题。

主要成就:硼烷是由硼和氢这两种基本元素构成的化合物。硼烷与其他物质接触时反应性极强,可用于引发多种不同的化学反应。自 20 世纪 50 年代起,威廉利普斯科姆(William Lipscomb)开始研究不同硼烷的组成。他借助 X 射线测定了硼烷的结构,并在量子力学计算的帮助下,成功预测出硼烷在不同条件下与其他物质的反应方式。他的研究加深了我们对分子内原子成键方式的理解。。

1977

伊利亚普里高津Ilya Prigogine,1917.01.25 - 2003.05.28),比利时人

图片

获奖原因:因在非平衡态热力学领域的贡献,尤其在耗散结构理论方面的成就。

主要成就:热力学研究的是热及其向其他形式能量的转化,本质上涉及对原子和分子运动的统计描述。不可逆热力学过程通常只沿一个方向进行,且往往趋向于更高的无序度。然而在 20 世纪 60 年代,伊利亚普里高津(Ilya Prigogine)提出了耗散结构理论。该理论认为,在不可逆过程达到平衡态之前的很长一段时间里,更无序的系统中可能会产生有序且稳定的结构。这一研究成果已被广泛应用于多个领域。

1978

彼得米切尔(Peter Mitchell,1920.09.29 - 1992.04.10),英国人

图片

获奖原因:因提出化学渗透理论,为理解生物能量传递做出贡献。

主要成就:所有生命活动都需要能量。在植物和动物体内,能量由三磷酸腺苷(ATP)分子储存和传递。当 ATP 分子释放一个磷酸基团并形成二磷酸腺苷(ADP)时,能量会随之释放。1961 年彼得米切尔(Peter Mitchell)提出其理论时,ATP 的合成与分解机制细节尚不清楚。该理论指出,这一过程的基础是电子和氢离子因电势差而穿过细胞线粒体膜的流动。整个过程由酶之间的间接相互作用调控。

1979

赫伯特布朗(Herbert Brown,1912.05.22 - 2004.12.19),美国人

图片

获奖原因:因他们分别将含硼化合物和含磷化合物开发为有机合成中的重要试剂。

主要成就:在化学反应中,由原子构成的分子相互作用,形成新的化合物。通过化学反应,实验室中能够合成出自然界中不存在的分子所构成的化合物。20 世纪 50 年代后期,赫伯特布朗(Herbert Brown)开发了一系列方法,使含硼元素的化合物与碳化合物发生反应,进而生成其他碳化合物。这类反应可制备多种不同的碳化合物,目前已被用于药物及其他产品的生产。

格奥尔格维蒂希(Georg Wittig,1897.06.16 - 1987.08.26),德国人

图片

获奖原因:因他们分别将含硼化合物和含磷化合物开发为有机合成中的重要试剂。

主要成就: 在化学反应中,由原子构成的分子相互作用,形成新的化合物。通过化学反应,实验室中能够合成出由自然界不存在的分子构成的化合物。1953 年,格奥尔格维蒂希(Georg Wittig)发现了一种反应:含磷碳化合物与另一种碳化合物反应,会生成至少含有一个碳 - 碳双键的碳化合物。这类反应除其他用途外,还可用于合成具有生物活性的化合物。例如,借助该反应可人工合成维生素 A。

1980

保罗伯格(Paul Berg,1926.06.30 - 2023.02.15),美国人

图片

获奖原因:因在核酸生物化学领域的基础性研究,尤其在重组 DNA 方面的贡献。

主要成就: DNA 承载着生物体的基因组,同时也决定着它们的生命活动过程。人工操控 DNA 的能力,为创造具有新特性的生物体开辟了道路。1972 年,伯格在研究 SV40 肿瘤病毒的过程中,成功将一段细菌 DNA 插入到该病毒的 DNA 中。通过这一操作,伯格创造出首个由不同生物体的 DNA 片段构成的 DNA 分子。这类分子后来被称为杂合 DNA 或重组 DNA。伯格的研究方法除其他应用外,还为培育能生产药用物质的细菌开辟了道路。

沃尔特吉尔伯特(Walter Gilbert,1932.03.21—),美国人

图片

获奖原因:因在核酸碱基序列测定方面所做出的贡献。

主要成就: 生物体的基因组以长链 “构建单元”(即核苷酸)的形式储存在 DNA 分子中。通过确定 DNA 分子中核苷酸的排列顺序,可完成对生物体基因组的图谱绘制。1976 年,艾伦马克萨姆(Allan Maxam)与沃尔特吉尔伯特(Walter Gilbert)开发了一种方法:用放射性物质标记 DNA 分子的末端。将标记后的 DNA 用少量能与特定核苷酸反应的化学物质处理后,可得到不同长度的 DNA 片段。这些片段经过 “电泳” 操作后,就能确定 DNA 样本中的核苷酸序列。

弗雷德里克桑格(Frederick Sanger,1918.08.13 - 2013.11.19),英国人

图片

获奖原因:因在核酸碱基序列测定方面所做出的贡献。

主要成就: 生物体的基因组以长链 “构建单元”(即核苷酸)的形式储存在 DNA 分子中。通过确定 DNA 分子中核苷酸的排列顺序,可完成对生物体基因组的图谱绘制。1977 年,弗雷德里克桑格开发了一种基于少量 “双脱氧核苷酸” 的测序方法。这类核苷酸可插入 DNA 链中,但会在特定核苷酸位置终止链的延伸,从而产生不同长度的 DNA 片段。这些片段经过 “电泳” 操作后,就能确定 DNA 样本中的核苷酸序列。

1981

福井谦一(Kenichi Fukui,1918.10.04 - 1998.01.09),日本人

图片

获奖原因:因他们各自独立提出的关于化学反应历程的理论。

主要成就: 在化学反应中,由原子构成的分子相互作用,形成新的化合物。绕原子核运动的电子在此过程中发挥着重要作用。1952 年,福井谦一(Kenichi Fukui)提出了一套理论。该理论指出,与原子结合最松散的电子,其轨道特性对于理解化学反应至关重要。在后续更完善的理论研究中,福井谦一与罗尔德霍夫曼(Roald Hoffmann)各自独立证实,电子轨道的对称性如何解释化学反应的具体历程。

罗尔德霍夫曼(Roald Hoffmann,1937.07.18 - ),美国人

图片

获奖原因:因他们各自独立提出的关于化学反应历程的理论。

主要成就: 在化学反应中,由原子构成的分子相互作用,形成新的化合物。绕原子核运动的电子在此过程中发挥着重要作用。在福井谦一(Kenichi Fukui)证实 “与原子结合最松散的电子,其轨道特性对化学反应至关重要” 之后,罗尔德霍夫曼从 20 世纪 60 年代中期开始进一步完善这些理论。霍夫曼与福井谦一各自独立证实,电子轨道的对称性如何解释化学反应的具体历程。

1982

艾伦R克卢格(Aaron R. Klug,1926.08.11 - 2018.11.20),英国人

图片

获奖原因:因开发了晶体学电子显微镜技术,并阐明了具有重要生物学意义的核酸 - 蛋白质复合物的结构。

主要成就: 绘制具有重要生物学意义物质结构的重要工具之一是 X 射线晶体学。在该技术中,X 射线会产生衍射图案,科学家可借此确定物质的结构。电子显微镜则通过电子束生成微观现象的图像。20 世纪 60 年代,艾伦克卢格(Aaron Klug)将 X 射线晶体学与电子显微镜的方法相结合,用于研究复杂的 DNA 与蛋白质结构,研究对象包括各类病毒以及构成细胞核内染色体的染色质。

1983

亨利陶布(Henry Taube,1915.11.30 - 2005.11.16),美国

图片

获奖原因:因在电子转移反应机制(尤其在金属配合物中)方面的研究工作。

主要成就: 大多数原子可通过吸收或释放电子形成带电离子。部分金属能形成不同电荷的离子,例如铬和钴可释放 2 个或 3 个电子。在水溶液中,金属离子可与其他离子、分子结合形成配合物。在这类配合物中,电子可从一种金属原子转移到另一种金属原子。1950 年前后,亨利陶布证实,这种电子转移并非通过直接跃迁实现,而是由一个分子在两种金属原子之间充当 “桥梁” 来完成。

1984

罗伯特布鲁斯梅里菲尔德(Robert Bruce Merrifield,1921.07.15 - 2006.05.14),美国人

图片

获奖原因:因开发了在固体载体上进行化学合成的方法学。

主要成就: 肽和蛋白质是所有生命活动中至关重要的物质。这类分子由氨基酸链构成,可通过逐步构建氨基酸链的方式人工合成。20 世纪 60 年代初,布鲁斯梅里菲尔德(Bruce Merrifield)开发了一种方法,能避免因每一步合成中产生少量杂质,最终导致产物出现大量杂质的问题。该方法的核心是:将固态的链状分子与第一个氨基酸连接,这样在每一步合成后,都能通过冲洗去除杂质。整个合成过程还可通过机械方式实现。

1985

赫伯特A豪普特曼(Herbert A. Hauptman,1917.02.14 - 2011.10.23),美国人

图片

杰罗姆卡尔勒(Jerome Karle,1918.06.18 - 2013.06.06),美国人

图片

获奖原因:因在开发晶体结构直接测定方法方面所取得的杰出成就。

主要成就: 绘制分子结构图谱时,研究短波长电磁波(即 X 射线)如何被晶体折射至关重要。其中关键的参数包括射线的方向、强度以及相位 —— 即波峰的偏移情况。20 世纪 50 年代初期,赫伯特豪普特曼(Herbert Hauptman)与杰罗姆卡尔勒(Jerome Karle)推导出一套方程组。该方程组可通过测量射线强度来确定其相位,从而实现了分子结构的直接测定。

1986

达德利R赫施巴赫(Dudley R. Herschbach,1932.06.18 - ),美国人

图片

李远哲(Yuan T. Lee,1936.11.29 - ),美籍华人

图片

获奖原因:因在化学基元反应动力学方面所做出的贡献。

主要成就: 由原子构成的分子相互碰撞并形成新化合物的化学反应,是自然界的基础过程之一。20 世纪 60 年代末,达德利赫施巴赫(Dudley Herschbach)与李远哲(Yuan Lee)开始开发方法,用于细致研究化学反应的动力学过程。他们让具有固定能量的分子束相互交叉,使化学反应在分子束的交汇区域发生。通过测量反应生成分子的运动状态、质量与能量,就能完成对化学反应过程的图谱绘制。

约翰C波拉尼(John C. Polanyi,1929.01.23 - ),加拿大人

图片

获奖原因:因在化学基元反应动力学方面所做出的贡献。

主要成就: 由原子构成的分子相互碰撞并形成新化合物的化学反应,是自然界的基础过程之一。20 世纪 50 年代末,约翰波兰尼(John Polanyi)开始开发方法,用于细致研究化学反应的动力学过程。在化学反应中,新生成的分子有时会携带能量,这些能量随后会以红外光的形式释放。通过测量这种极微弱的辐射,能够确定分子的量子力学能量状态,进而完成对化学反应过程的图谱绘制。

1987

唐纳德J克拉姆(Donald J. Cram,1919.04.22 - 2001.06.17),美国人

图片

获奖原因:因开发并应用了具有高选择性结构特异性相互作用的分子。

主要成就: 化学反应的发生,往往受到一类特殊分子的影响 —— 这类分子拥有空穴和凹槽,其他原子或分子可附着在这些结构上,进而与其他分子结合。在查尔斯佩德森(Charles Pedersen)发现 “冠醚”(一种能捕获特定金属原子的分子)之后,唐纳德克拉姆成功构建出能选择性结合特定原子或分子的分子。这一成果使得 “通过化学反应合成对生物过程有重要影响的化合物” 成为可能。

让 - 马里莱恩(Jean - Marie Lehn,1939.09.30 - ),法国人

图片

获奖原因:因开发并应用了具有高选择性结构特异性相互作用的分子。

主要成就: 化学反应的发生,往往受到一类特殊分子的影响 —— 这类分子拥有空穴和凹槽,其他原子或分子可附着在这些结构上,进而与其他分子结合。在查尔斯佩德森(Charles Pedersen)发现 “冠醚”(一种能捕获特定金属原子的分子)之后,让 - 马里莱恩(Jean-Marie Lehn)于 1969 年发现了与之相关的分子,并将其命名为 “穴醚”。穴醚能够捕获特定类型的分子,这使得 “通过化学反应合成对生物过程有重要影响的化合物” 成为可能。

查尔斯J佩德森(Charles J. Pedersen,1904.10.03 - 1989.10.26),美国人

图片

获奖原因:因开发并应用了具有高选择性结构特异性相互作用的分子。

主要成就: 化学反应的发生,往往受到一类特殊分子的影响 —— 这类分子拥有空穴和凹槽,其他原子或分子可附着在这些结构上,进而与其他分子结合。1967 年,查尔斯佩德森(Charles Pedersen)发现了 “冠醚”。这是一类环状分子,能够将特定金属原子结合在环的中心位置。随后,这些金属原子可在有机化合物中释放,而这在之前是难以实现的。这一发现为实验室中开展化学反应、合成化合物开辟了新的可能。

1988

约翰戴森霍费尔(Johann Deisenhofer,1943.09.30 - ),德国人

图片

罗伯特胡贝尔(Robert Huber,1937.02.20 - ),德国人

图片

哈特穆特米歇尔(Hartmut Michel,1948.07.18 - ),德国人

获奖原因:因测定了光合反应中心的三维结构。

主要成就: 光合作用是生命最基础的过程之一,它利用太阳光能,将水和二氧化碳转化为碳水化合物。这一能量转换过程的核心,是电子通过一系列蛋白质进行传递。这些蛋白质附着在细胞内的特殊膜结构上。1983 年,约翰戴森霍费尔(Johann Deisenhofer)、哈特穆特米歇尔(Hartmut Michel)与罗伯特胡贝尔(Robert Huber)共同测定出了光合反应中心的结构。

1989

西德尼奥特曼(Sidney Altman,1939.05.07 - 2022.04.05),美国人

图片

托马斯R切赫(Thomas R. Cech,1947.12.08 - ),美国人

图片

获奖原因:因发现 RNA 的催化特性。

主要成就: 酶是一类能加速生物细胞内化学过程,且自身不会被消耗的物质。长期以来,人们普遍认为所有酶都是蛋白质。西德尼奥特曼(Sidney Altman)与托马斯切赫(Thomas Cech)则证实,RNA 也能发挥酶的作用。1978 年,奥特曼研究了一种来自大肠杆菌的酶,这种酶具有切割 RNA 的能力,且由蛋白质和 RNA 共同构成。他发现,若将 RNA 从蛋白质中分离出去,该酶就会失去切割 RNA 的能力。后来,他还成功证明,单独的 RNA 也具备与这种酶相同的切割能力。

1990

伊莱亚斯J科里(Elias J. Corey,1928.07.12 - ),美国人

图片

获奖原因:因发展了有机合成的理论与方法学。

主要成就:自然界中存在大量有机物质,即包含碳元素的各类化合物。20 世纪 50 年代末,E. J. 科里(E. J. Corey)开始研发一种合成有机物质的新方法。该方法的核心是先分析目标分子,将其视为由多个较小结构单元通过关键化学键连接而成的整体。接着重复这一分析过程,直到拆解出已知且可获取的分子。最后,以这些分子为基础,通过多步化学反应逐步组装得到目标分子。


注:更多高考资讯请点我前往关注“犇赢高考”微信公众号

qrcode_for_gh_75961bdaa044_430.jpg

分享
下一篇:这是最后一篇
上一篇:这是第一篇
写评论...