硅酮之父-Kipping 的传奇人生

2025-07-04


硅酮之父-Kipping 的传奇人生

化学先驱,从实验室到战场:这位「硅酮之父」如何用化学改变世界?——Frederic Stanley Kipping 的传奇人生(如下图)。

#他是谁?

在化学史上,有这样一位「跨界天才」:

他是硅化学的奠基人,创造了「silicone(硅酮)」一词,奠定现代有机硅工业基石;

他的研究成果在二战中「拯救飞机」,被道康宁高管调侃「和丘吉尔一起赢了战争」;

他的家庭堪称「化学家家族」,妻子的姐妹分别嫁给两位诺奖级科学家……

他就是Frederic Stanley Kipping(1863-1949),一位用智慧与幽默点亮科学星空的传奇人物。

#从「冷门研究」到「工业革命」:他如何改写化学史?

1. 实验室里的「意外命名」

1904 年,Kipping 在研究硅化合物时,发现一类由硅、氧、有机基团组成的物质。他类比有机酮(RR’CO),创造了「silicone(硅酮)」一词 —— 尽管后来发现硅酮与酮的化学性质截然不同,但这个名字沿用至今,成为全球年产值超 80 亿美元的硅酮产业的起点。

2. 格氏试剂的「神来之笔」

在合成方法上,Kipping 是「第一个吃螃蟹的人」:

他率先使用格氏试剂制备烷基硅和芳基硅,替代了早期低效的有机锌试剂;

通过硅烷二醇脱水反应,他合成了首个硅酮低聚物(尽管当时称其为「无特定用途的粘性物质」)。

这些研究被记录在 1899-1944 年间发表的57 篇论文中,其中 53 篇刊登在《化学学会杂志》,为后续硅材料研究埋下火种。

3. 二战战场上的「隐形英雄」

1942 年,道康宁公司基于 Kipping 的研究,开发出Dow Corning 硅酮润滑脂。这种材料被用于飞机点火系统,解决了传统绝缘材料(如虫胶)在高空易被电晕放电击穿的问题。

关键数据:使用硅酮润滑脂后,盟军飞机可在 3.5 万英尺高空持续飞行 8 小时,直接跨大西洋运输至英国和北非,运输时间缩短 90%,被《化学与冶金工程》杂志称为「战时塑料领域最关键突破」。

道康宁高管 Shailer L. Bass (下图左)曾对 Kipping (下图右)笑言:「是你和丘吉尔一起赢了二战!」

 

 

#学术界的「斜杠人生」:教授、作家、运动达人

1.「硬核」教材与「柔软」家庭

他与导师 Perkin Jr. 合著的《Organic Chemistry》(1894 年首版,下图),成为全球化学系学生的「红宝书」,修订持续 45 年,影响跨越半个世纪;

 

他的家庭堪称「学术天团」:妻子 Lily 的姐姐 Mina 嫁给 Perkin Jr.,妹妹 Kathleen(后排右1) 嫁给物理有机化学先驱 Arthur Lapworth(后排右3),三位化学家通过联姻形成「学术铁三角」。

 

  1. 课堂上的「毒舌教授」与球场「活力老头」 学生曾在他的矿物课上恶作剧,混入一块肥皂。Kipping 拿起肥皂时面不改色:「这是一块…… 厚颜无耻(impudence)!」

 

退休后,他因欧洲战局迁居威尔士,却因当地高尔夫球场「老有所乐」。利兹大学副校长调侃:「他的青春永驻,多亏了高尔夫球场上对『环状化合物』的熟练操控!」

#永恒的遗产:从诺贝尔奖到「化学地标」 

奖项与荣誉: 

1909 年获伦敦化学学会 Longstaff 奖,1918 年获皇家学会 Davy 奖; 

1960 年道康宁设立Kipping 奖,首位获奖者是硅酮工业先驱 Eugene G. Rochow; 2004 年,英国皇家化学会在诺丁汉大学设立「历史化学地标」牌匾,纪念他合成首个硅酮聚合物百年。 

精神传承:诺丁汉大学以其遗产设立Kipping 本科生奖,奖励每年最优秀的化学学子。

#研究重点与典型化合物

在 1900–1910 年期间,Kipping专注于不对称硅化合物的合成与拆分,其核心目标是通过化学方法制备含手性硅原子的化合物,并研究其立体化学性质。他的主要成果包括:

1. 含芳基的手性硅烷,通过格氏试剂或有机锌试剂与硅卤化物反应,引入不同有机基团,制得硅原子连接芳基(如苄基、苯基)、烷基(如乙基、丙基)和卤素(如氯)等不同基团化合物。

2. 手性硅化合物的磺酸化衍生物,将手性硅化合物转化为磺酸衍生物,利用天然手性碱(如 ** brucine(马钱子碱)**)进行结晶拆分。

3. 含杂原子的手性硅化合物结构扩展:硅原子连接含硫、氮等杂原子的基团,如磺酸基、胺基等,进一步丰富手性中心的环境。

Kipping的研究首次证明硅原子可作为手性中心,拓展了立体化学的范畴(传统以碳原子为核心)。他通过实验证实,硅的四面体构型允许基团空间排列差异,为后续硅基手性催化剂和材料奠定理论基础。开发了硅烷磺酸化 - 手性碱拆分法(如下图),成为早期手性硅化合物分离的通用策略。推动了格氏试剂在不对称合成中的应用,为复杂硅化合物的精准制备提供工具。

 

#延伸阅读 

道康宁官方史料:道康宁专著《先驱四十年》 

《The Holland Sisters》:三位化学家妻子的传奇故事(半虚构传记) 

《Frederic Stanley Kipping—Pioneer in Silicon Chemistry: His Life & Legacy》 

科学的魅力,从来不止于实验室。Kipping 用一生证明:当好奇心遇见坚持,冷门研究也能撬动世界。 

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