乔治·安德鲁·欧拉

美籍匈牙利化学家

乔治·安德鲁·欧拉（George Andrew Olah，1927年5月22日-2017年3月8日），男，博士，出生于布达佩斯，是一个美籍匈牙利化学家。他在超强酸稳定碳正离子的研究中有杰出贡献。他曾获得1994年诺贝尔化学奖，并在不久后获得普利斯特理奖章——美国化学会所颁发的最高荣誉。

人物简介

乔治·安德鲁·欧拉（George Andrew Olah），1927年5月22日生于匈牙利首都布达佩斯的一个律师家庭，1949年在布达佩斯工业大学（现更名为：布达佩斯技术与经济大学）获博士学位；1957年移居美国进入道氏化学公司工作，1967年在凯斯西部大学任教，1977年进入南加州大学洛克尔碳氢化合物研究所工作，1991年出任该所主任。

欧拉毕业后在布达佩斯技术与经济大学任教。由于受到匈牙利十月事件的影响，他和他的家人先后移居英国和加拿大。他在加拿大时与另一位匈牙利化学家Stephen J. Kuhn加入了渥太华萨尼亚的陶氏化工公司，并在那时开始了对碳正离子的研究。1965年，他回到了凯斯西储大学的学术部，1977年来到了南加州大学。欧拉在1971年成为了美国公民。欧拉如今是南加州大学的著名教授，并且是Loker碳氢化合物研究机构（Loker Hydrocarbon Research Institute）的主任。他在2005年写了一篇推广甲醇经济的文章。

主要成果

碳正离子是一种带正电的极不稳定的碳氢化合物。分析这种物质对发现能廉价制造几十种当代必需的化工产品是至关重要的。欧拉教授发现了利用超强酸使碳正离子保持稳定的方法，能够配制高浓度的碳正离子和仔细研究它。他的发现已用于提高炼油的效率、生产无铅汽油和研制新药物。

研究方向

欧拉教授的主要的研究方向有：亲电反应;反应机理；锌的合成方法；有机金属化学；反应中间体；稳定的碳正离子；付瑞迪尔-克拉（Friedel-Crafts Chemistry）佛兹烷基化反应；超强酸化学的等等。他独自或以第一作者发表论文707篇。其中，稳定的碳正离子系列文章有282篇。

奖项：诺贝尔化学奖

获奖时间：1994年

获奖理由：他发现了使碳阳离子保持稳定的方法，在碳正离子化学方面的研究。

1994年10月12日，瑞典皇家科学院宣布授予美国南加利福尼亚大学有机化学家乔治·安德鲁·欧拉（George Andrew Olah）教授1994年度诺贝尔化学奖，表彰他在碳正离子化学研究方面所作的贡献。

研究历程

他从小就接受非常严格的中小学训练，有扎实的基础知识。欧拉曾对匈牙利的历史如痴如迷，后来把兴趣转向自然科学。在高中毕业后，他进入Techni-cal University of Budapest，在Geza Zemplén教授的指导下从事有机化学方面的学习及研究，于1949年获理学博士学位，当时年仅22岁。大学几年的学习与研究，把欧拉与有机化学紧紧地连在一起，从此他正式步入了他的有机化学生涯。由于Zemplén是Emil Fischer的学生，欧拉自称他自己是Fischer的“徒孙”。

1956年，欧拉移居加拿大，在Dow Chemical公司任资深化学研究员。1957年迁居美国后，继续在该公司任职至1964年。欧拉对碳正离子的早期工作正是在这期间完成的。1965至1977年间，欧拉在Case Western大学任教授。从1977年至今，在南加利福尼亚大学（Universi-ty of Southern California）任讲座教授，并为该大学的Locker碳氢化合物研究所创建人之一，现任该所所长。

碳正离子化学是有机化学非常重要的组成部分。早在本世纪初，Norris和Kehrmann分别发现Ph3COH与浓硫酸混合后得到深黄色的产物。尽管人们已发现某些碳正离子的有机染料化合物可以稳定长期存在，但对一般的碳正离子活性中间体却缺乏较直接的观测手段。直到1922年，当Hans Meerwein研究莰烯氯化氢加成物（Camphene Hydrochloride）的Wagner重排反应时，发现其反应速率随溶剂极性的增加而加速。并且Lewis酸能催化加速反应。他认为：异构化反应的机理不是Cl离子的重排而是正离子活性中间体的重排。碳正离子活性中间体的概念就由此产生了。

20年代末，在英国的Ingold和Hughes对SN1和E1反应机理的研究更进一步阐述了碳正离子活性中间体在有机反应中的意义。

30年代，在美国的Whitmore对碳正离子进行了一系列的研究后，人们才开始普遍认为碳正离子是非常不稳定的活性中间体（存在时间非常短），而不可能用实验手段来直接观察。40年代和50年代，许多化学家在对碳正离子活性中间体的立体化学、反应动力学和产物分析进行了大量研究后，碳正离子活性中间体的概念才慢慢地成熟起来，但仍然无法用实验方法加以观测。主要原因是碳正离子在一般的有机反应条件下，其存在时间非常短（10至10s）。到60年代初，欧拉和他的同事们找到了能使碳正离子长时间稳定存在的条件并用NMR直接检测到它的存在，从而毫无疑问地证实了碳正离子的存在。这一发现为后来的碳正离子研究方向和人们对碳氢化合物的反应活性的研究和应用开辟了新的领域。

1962年，欧拉和他的同事们把（CH3）3CF溶于过量的超强酸介质中（SbF5），然后用HNMR检测到叔丁基正离子1的存在：（CH3）3C-F+SbF5(CH3)3CSbF6

由H NMR谱图可见，产物只有一个单重峰。反应物叔丁基氟化物在δ1.5ppm的双重峰（氟与氢之偶合结果，JHF=20Hz）完全消失。并且甲基的质子共振向低场移至4.3ppm。显示强烈的去屏蔽作用。随后，欧拉进一步用C NMR的方法测得叔碳原子的化学位移为335.2ppm。这比正常叔碳原子的化学位移几乎向低场移动了300ppm。如此低磁场的化学位移碳原子在当时还从未报道过。这等强的去屏蔽效应，显然是叔碳原子的正电荷以及叔碳原子由sp杂化轨道变为sp杂化轨道所致。这一实验结果，确定无疑地证明了所观察到的是叔丁基碳正离子。至此，经过长期而倍经挫折的探索之后，稳定的长寿命碳正离子终于在超强酸介质中被得到了。

欧拉这一发现使几乎所有理论有机化学家大吃一惊。他曾回忆起1962年在纽约举行的第九届有机反应机理大会，当他报告了以上发现并指出：“许多化学家都难以置信碳正离子能够在超强酸中长期存在，并能用NMR检测到。”时，特别是当时在碳正离子研究的权威代表人Saul Winstein和Herbert Brown（1979年诺贝尔化学奖得主）都私下对他说：“你一定是把实验搞错了，碳正离子不可能如此简单地存在于超强酸中。”

不知是历史的巧合还是命运的安排，也是在1962年，Herbert Brown正与Saul Winstein展开一场引人注目的争论。Brown提出他的冰片基（Norbornyl）碳正离子的经典式理论。该理论不同于Winstein在1949年提出的非经典式Norbornyl碳正离子理论。由于欧拉首次用NMR直接观察到碳正离子和他后来对碳正离子的长期研究，他也就深深地卷入了这场围绕着Norbornyl碳正离子究竟是以经典式或非经典式存在的争论中去，并逐渐成为非经典式碳正离子提倡者的代表人物。这场争论在有机化学史上算是参加人数最多、规模最广的一次大论战。

Winstein在1949年研究2-Norbornyl衍生物的溶剂解反应时发现其反应速率取决于离去基团在exo或endo位置：

Winstein认为exo-异构体2的溶剂解速率（kexo）比3快的原因是C1—C6σ-键的邻基参与，因而形成非经典的Norbornyl碳正离子而加速其反应：

绝大多数有机化学家都接受了Winstein的非经典式碳正离子的概念。到1962年，Brown提出了他的不同见解。他认为kexo与kendo的区别并不是像Winstein所说的是由于exo异构体的反应特别快，而是endo异构体由于离去基团的空间位阻而其反应速率特别慢。他的解释是Norbornyl碳正离子并不是以非经典式存在而是以经典式存在，但处于快速平衡中：

然而，Winstein和Brown只是从产物分析及立体化学等间接方法来研究Norbornyl碳正离子活性中间体，却都无法用实验方法直接证实。欧拉用三种不同的方法都制备得到了Norbornyl碳正离子，然后用低温NMR的方法对它的结构进行了详细研究，为非经典式Norbornyl碳正离子的存在提供了丰富而直接的证据。随后，欧拉还使用其他图谱如IR，Raman，ESCA等方法更进一步充分证实了非经典式Norbornyl碳正离子的存在。从而成为非经典式碳正离子提倡者的代表人物。

欧拉在他的诺贝尔奖演讲中风趣地引用George Von Bekessy（1961年诺贝尔医学奖得主）的话：“在对待错误的问题上，一个人应该有几个朋友，他们会愿意花时间检查你的实验设计和实验结果。一个更好的方法是有几个敌人。因为敌人会不遗余力地找出你所有大小错误所在，而你不用付出任何回报。问题是这样的敌人并不多，更糟的是这样的敌人会很快变成你的朋友，因而也减少了对你的帮助。每个人都应该有几个这样的好敌人。”

欧拉对碳正离子的贡献，不仅在于实验方面，更重要的是他在1972年提出碳正离子的系统新概念。根据这个新概念，所有碳正离子（carbocation）分为两类：第一类是三配位碳正离子，中心碳原子为sp杂化轨道称为carbenium ion，即通常所称的经典式碳正离子如CH3；第二类为五配位（或更高配位）碳正离子称为carbonium ion，有人也称为非经典碳正离子。第二类碳正离子不能用两电子、两中心的成键理论来解释，但可以用三中心（或多中心）、两电子的理论来解释，其中处于桥键位置的碳原子的配位数高于通常的价键数如CH。

以上介绍的仅是欧拉早期在碳正离子方面的基本工作，也是他荣获1994年度诺贝尔奖的主要原因。此外，欧拉还把超强酸-碳正离子广泛应用于研究碳氢化合物的新反应，开拓了在超强酸介质中进行许多有机反应的新领域。尤其是烷烃的化学，过去烷烃绝大部分被烧掉（燃料），而在欧拉的超强酸介质中，它可以进行氧化、卤化、硝化等反应，它们有很好的收率和选择性，具有很大的实用价值。他对有机反应机理、合成方法、合成试剂等领域都作出了卓越贡献。欧拉已发表了1000多篇文章，100项专利和15部专著。

人物影响

由于乔治·安德鲁·欧拉发现了使碳阳离子保持稳定的方法，在碳正离子化学方面的研究而获奖。研究范畴属有机化学，在碳氢化合物方面的成就尤其卓著。早在60年代就发表大量研究报告并享誉国际科学界，是化学领域里的一位重要人物，他的这项基础研究成果对炼油技术作出了重大贡献，这项成果彻底改变了对碳阳离子这种极不稳定的碳氢化合物的研究方式，揭开了人们对阳离子结构认识的新一页，更为重要的是他的发现可广泛用于从提高炼油效率，生产无铅汽油到改善塑料制品质量及研究制造新药等各个行业，对改善人民生活起着重要作用。

设置奖项

乔治·奥拉甲醇经济终身成就奖

2017年，何光远获得此奖。

乔治·奥拉甲醇经济杰出贡献奖

“乔治·奥拉甲醇经济杰出贡献奖”是诺贝尔奖得主乔治·奥拉先生设置的用于表彰在全球甲醇经济领域作出贡献的个人和团体奖项。2017年，李书福获得此奖。2019年，西安市荣获此奖。

人物传记

《魔幻化学人生——诺贝尔奖得主乔治·奥拉自传》，上海科学技术出版社，2019年5月。

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