诞辰快乐！赫尔曼·施陶丁格

诺贝尔化学奖获得者赫尔曼·施陶丁格（Hermann Staudinger）提出的大分子理论为高分子化学的诞生铺平了道路，日常消费品中使用的塑料也因此被制造出。他花了近20年的时间才说服其他科学家接受他的理论。为了庆祝他的诞辰，让我们深入了解他的生平、发现和学术遗产。

终身科学家

施陶丁格于 1881 年 3 月 23 日出生于德国沃尔姆斯。除了知道他对植物学感兴趣以外，人们对他的早年生活知之甚少(参考文献 1）。他的父亲是一名哲学教授和和平平主义者，影响了他的许多观点，并鼓励他学习化学（参考文献 2）。施陶丁格在达姆斯塔特大学获得了硕士学位，随后于 1903 年在哈勒大学获得化学博士学位。1907 年，他在斯特拉斯堡大学师从Magda Woit Staudinger，获得了学术讲师的资格。

同年，施陶丁格成为卡尔斯鲁厄理工学院化学研究所的有机化学教授。从 1912 年开始，他在瑞士联邦理工学院担任了 14 年讲师，研究聚合物。1926 年，他成为弗莱堡大学的化学讲师，并在那里度过了余下的职业生涯。第二年，他与他的第二任妻子——生物学家和植物学家 Magda Woit Staudinger 结婚，她后来成为他许多著作的共同作者。

赫尔曼·施陶丁格的肖像，1954 年由诺贝尔基金会拍摄。该照片已经进入公有领域，通过 Wikimedia Commons 共享。

早期发现

1907 年，施陶丁格在斯特拉斯堡大学学习期间，发现了被称为烯酮的有机化合物家族，这种高活性气体可用于合成酯和酰胺。这一发现为日后生产青霉素和阿莫西林等抗生素奠定了基础。1919 年，他和一位同事观察到有机叠氮化物与三苯基膦（PPh₃）发生反应，生成高产率的亚氨基磷烷（R₃PNR’），这是他职业生涯中的另一重大发现，也就是如今众所周知的施陶丁格反应（参考文献 3）。

施陶丁格反应的机理。通过 Wikimedia Commons共享，获 Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0s 许可公开使用。

在瑞士联邦理工学院任职期间，施陶丁格潜心研究橡胶化学。1920 年，他发表了一篇震惊国际化学界的论文 Über Polymerisation。在这篇论文中，他首次提出一个被他称之为“聚合物”的新理论，即天然橡胶、淀粉和蛋白质等由高分子量化合物组成的物质，这些化合物通过许多重复的小分子共价键合成长链的反应形成（参考文献 4）。施陶丁格将由此产生的化合物称为“大分子”。他的新理论与当时公认的理论形成了鲜明对比，后者认为像那些由洗涤剂形成的胶束状聚集体是聚合物材料特性的原因。

使用回形针链类比的由小片段连接而成的聚合物。获 Evastar 授权，通过 Wikimedia Commons 在公有领域使用。

走在时代前列

尽管施陶丁格从氢化反应、黏度测定法和其他实验中收集到了支持他的理论的证据，但当时的主流有机化学家并没有轻易相信他的理论。科学界花了近 20 年的时间才认同他的观点。

1916 年，赫尔曼·施陶丁格正在进行实验。图片已进入公有领域，通过 Wikimedia Commons 授权。

1926 年，施陶丁格参加了一场最终让他在化学界声名鹊起的辩论。这场辩论发生在德国自然科学家和内科医生会议上，辩论双方分别是聚合物原始聚合体理论的支持者和 施陶丁格新的大分子理论的支持者。这场辩论由化学家 Fritz Haber 组织，此前施陶丁格曾质疑 Haber 在毒气战中的作用（参考文献 5）。施陶丁格一直强烈反对毒气战，并因此遭受到职业上的损失。

在辩论中，Herman Mark 提出了天然聚合物结构的 X 射线晶体学证据，表明大分子可能存在，但无法得出明确的结论。其他几位化学家的研究成果也证实了施陶丁格的理论，但辩论结束时仍未达成共识。

期待已久的认可

施陶丁格在他的整个职业生涯中都在捍卫自己的理论，尽管其他科学家劝阻他，并鼓励他转到其他领域工作。20 世纪 30 年代，随着对聚合物的研究越来越多，人们的想法开始发生变化，他的理论也慢慢被其他化学家所接受。1953 年，他因在高分子化学领域的发现而获得诺贝尔化学奖，这距离他发表具有里程碑意义的论文已经过去了 30 多年。施陶丁格于 1965 年去世。1999 年，美国化学学会和德国化学学会将赫尔曼·施陶丁格故居指定为国际化学历史地标，以表彰他作为聚合物科学奠基人所做的工作。

施陶丁格的发现是聚合物化学领域诞生的基础。他的大分子理论适用于天然和合成聚合物，这些聚合物后来被广泛应用于需要轻质但耐用的结构产品的工业材料中，如食品包装、电路板、航天器和医疗植入物。

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参考文献

1. “Hermann Staudinger,” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 20 Mar. 2025; https://en.wikipedia.org/wiki/Hermann_Staudinger
2. “Hermann Staudinger,” Science History Institute, 20 Mar. 2025; https://www.sciencehistory.org/education/scientific-biographies/hermann-staudinger
3. “Staudinger reaction,” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 20 Mar. 2025; https://en.wikipedia.org/wiki/Staudinger_reaction
4. “Foundations of Polymer Science: Hermann Staudinger and Macromolecules,” American Chemical Society International Historic Chemical Landmarks, 20 Mar. 2025; https://www.acs.org/education/whatischemistry/landmarks/staudingerpolymerscience.html
5. “Fritz Haber,” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 20 March 2024; https://en.wikipedia.org/wiki/Fritz_Haber