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齐齐巴宾(1871-1945)与吡啶化学

20世纪的前15年里,俄国化学家Chichibabin和他的学生对吡啶化学的研究改变了人们对吡啶化学的认知[1]。1914年,他和学生发表了一篇论文,论文描述了一个通用的芳香亲核取代反应,提供了一个简便的合成吡啶衍生物的方法[2]。他的这一发现使吡啶衍生物作为药物很容易实现量化生产。

一、齐齐巴宾的生平

齐齐巴宾1871年3月出生在俄帝国的Kuzemino(现在的乌克兰波尔塔瓦地区),他生活在俄帝国向苏联过渡的时期,因而比其他俄国科学家经历了更多的动荡和变故。他很小的时候父亲就去世了,留下母亲和六个需要养育的孩子,他的母亲和年长的姐姐承担养家的重担,尽管生活艰难,年幼的孩子们仍然接受了教育。1879年时,齐齐巴宾进入了一所新建的中学,也是在那,他对化学的兴趣被点燃了。1888年他进入了莫斯科大学的自然科学分部,在这齐齐巴宾受到了睿智的化学教授Vladimir Vasil’evich Markovnikov(图1,左)的影响,不久就在教授及其助手Konovalov(图1,右)的指导下开始了实验。然而两年之后,齐齐巴宾就因参与学生运动和学生骚乱被开除了,最终他还是得以复职并完成了学业。

图1  Vladimir Vasil’evich Markovnikov和Konovalov

当时,Markovnikov教授的研究主要集中在饱和烃的反应和封管中浓氢碘酸作用下芳香化合物的还原。Markovnikov教授的另一学生Kizhner研究芳香化合物的还原时发现产物是甲基环戊烷而非环己烷,齐齐巴宾在相同条件下研究正丙基苯的还原得到了正丙基环己烷而不是异构体壬烷(图2)。除此之外,齐齐巴宾的另一个研究是烷基苯的溴化反应,最终也得到了与前人(Gustavson)不同的实验结果(图3)。

1896年时,他起初老师Markovnikov的助手Konovalov被任命为莫斯科农业研究所主席,他也因此在研究所谋得了一个职位,有了较稳定的收入。一年之后他与Vera Vladimirovna结婚,他的妻子是一位老师,后来一直作为丈夫的实验助手,晚年热心公益事业。

二、齐齐巴宾的学术生涯

1896年,齐齐巴宾进入农业研究所后又有机会从事研究,他涉足了一个新的领域——吡啶化学。1901至1906年期间他发表了十多篇关于吡啶与烷基卤、酰基卤反应的研究论文,他发现吡啶和苄基卤在250-300℃加热条件下可以得到α-和γ-两种苄基吡啶的混合物,齐齐巴宾对吡啶和喹啉与烷基卤反应的研究是他1902年在莫斯科大学进行学位答辩的重要内容,然而答辩过程却是异常困难,他得到的是很多教授的反对与不屑,直到1904年5月他才最终获得学位。后来的几年,齐齐巴宾也不是一帆风顺,他饱受政治独裁对教育以及学术的迫害,甚至险些因波谲云诡的政治再度被开除。

齐齐巴宾最著名的两个反应是“齐齐巴宾吡啶合成法”和“齐齐巴宾(胺化)反应”。第一个以他名字命名的反应是在农业研究所期间发现的(图4),论文于1905年在俄国发表[3]。此反应通常产率不高。尽管如此,由于其操作很简单,利用乙醛和其他醛的混合物进行反应得到3-烷基吡啶衍生物,使得该反应在医药工业具有广泛的用途。

图4齐齐巴宾吡啶合成法

另一个最为著名的齐齐巴宾(胺化)反应是他在1914年发现的(图5)。此反应一经发现,就被广泛应用到吡啶化学领域,成为一个重要的合成方法。尽管早在上个世纪初期就被发现,直到现在该反应也没有被淘汰,仍然不时地在合成化学领域被应用,例如J.S. Felton在合成2-amino-1-methyl-6-phenyl-1H-imidazo[4,5-b]pyridine (PHIP)时齐齐巴宾胺基化反应就是合成路线中关键的一步[4](图5)。

图5 齐齐巴宾胺化反应及其应用

除了在吡啶化学研究方面取得卓越成就,齐齐巴宾还对有机化学学科的发展贡献了力量。他根据自己的学识与研究经历撰写了有机化学教材Fundamentals of Organic Chemistry,这本著作一经面世就成为当时俄国的主流教材,俄语版本先后再版四次;之后更是被翻译成了包括英语、法语、西班牙语、中文等在内的多种语言。1922年至1927年,苏俄内战结束之后,齐齐巴宾作为总主编完成了《国家药典》的编撰,1926年因他在化学领域的卓越贡献,齐齐巴宾成为首位荣获“列宁化学奖”的科学家。

 

三、齐齐巴宾的沉重打击

齐齐巴宾在化学领域成就斐然,尽管年少时经历了很多不幸,学术生涯也非一帆风顺,然而最让他刻骨铭心不能释怀的是女儿的意外离世。约40岁时,齐齐巴宾的女儿Natasha出生了,父女关系非常亲近(图6)。19岁的Natasha是Technological College的一名学生,同时她还在莫斯科一家生产萘磺酸的化工厂工作训练自己,一场爆炸导致Natasha被酸严重烧伤,两天之后就遗憾去世了。据说,Natasha的意外是本可以避免的,她被分配的工作超出了她的能力范围,因而许多操作她理解很不充分。事故发生后,Natasha急忙寻找出口时又意外跌进了满是硫酸的坑里,技工将她带离事故现场后又因为害羞没人敢把她被酸浸透的衣服脱掉,直到救援人员到来她才得到救治。不幸的是,两天之后她没能渡过难关去世了。

图6 齐齐巴宾和他的女儿Natasha

失去女儿对齐齐巴宾和他妻子的打击无疑是致命的,齐齐巴宾曾经写到“Neither I nor Vera Vladimirovna can understand how itcould be that she is gone. We cannot accept this. Why and towhere did this joyful and richly endowed creature vanish atthat moment when it seemed she most needed to live? Whycreate such a beautiful creature only to destroy her before she can accomplish her life’s work?”短短几句话如今读起来依然让人心碎。为了缓解悲痛,齐齐巴宾和他的妻子最终决定离开这个伤心之地去了巴黎,在巴黎度过了余生,1945年这个杰出的化学家与世长辞。

 

参考文献

  • [1]David E. Lewis. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 9660–9668.DOI:10.1002/anie.201611724
  • [2] A. Ye. Chichibabin, O. A. Zeide, Zh. Russ. Fiz.-Khim. O-vA.1914, 46, 1216–1236.
  • [3] A. Ye. Chichibabin, Zh. Russ. Fiz.-Khim. O-vA. 1905, 37, 1229 -1253.
  • [4] Knize, M. G., Felton, J. S. Heterocycles1986, 24, 1815-1819. DOI: 10.3987/R-1986-07-1815

 

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Peng Li

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