Louis Pasteur (1822-1895)^[1],[2]

最近翻读Fessenden版的有机化学教程,觉得相当的有趣,因为里面讲了一些有机化学中重大发现的小故事,犹如在干面包上涂了一层草莓浆,读起来也不觉得枯燥乏味.按照著者说的,学有机化学就象学一种语言.

昨天翻到讲解旋光性质的有机物.一种分子由于某些原子或功能团空间位置不一样而形成不同的空间异构体.如果说手是一种分子,那么左右手就是一对空间异构体.这些异构体对(通常成对出现)物理化学性质几乎完全相同,因为都包含了相同的化学键和功能团.但是对于平面极性光却有不同的反应.一种表现为右旋特性,一种表现为左旋特点.也就是说当极性光通过一种单一的空间异构体时,光的偏振方向发生变化了.

在1848年以前,化学家们知道世界上存在一种右旋分子(tartaric acid), 奇怪的是它还有个同胞兄弟(paratataric acid)干脆对极性光不反应(既不右旋也不左旋),为什么这样却是个大难题,也没人愿意深究.幸运的是,这年让一位法国小伙子,名叫 Louis Pasteur,歪打正着地闯入了这个化学的迷宫,并且牵着线团走出来了!

Louis Pasteur1846年就读完博士留在学校(a college in Besancon)做博士后.由于比较自由,所以他继续做一些关于tartaric acid的工作.当时他就有个想法,虽然这个tartaric acid难以琢磨,一会儿右旋光,一会儿不搭理,但是肯定这个性质和分子结构有关系.限于当时的试验条件,他唯一能作的就是要把这不同结构的分子给分离出来.由此比如找到一种方法,既要长出大的单晶,又要分离的分子结构.终于有一天他从paratartaric acid(无旋光性的那位同胞兄弟)分离出了两种钠铵盐晶体,并且具有独特的左右旋特性.这个结果马上让他意识到原来这个同胞兄弟并不是单一结构分子,而是两种左右旋分子的复合体,由于补偿作用使得看起来极性光并没有偏转.他用镊子小心的夹出不同的晶体,溶在水中做旋光性试验.结果证实了他的想法.按照当时群众们对改事件的目击描绘,这位Louis Pasteur博士跳上了旋光仪的台子,对着大厅叫:我发现啦, 我有重大发现啦.....确实,在他仅仅26岁的时候,他完成了一个化学中的经典试验,就是从外消旋分子(racemic mixture,这位同胞兄弟最后的正名)中分离出左右旋分子.

整个巴黎的科学界开始流传起这位小伙和他的这个发现,当然,这个时候还没有人相信这个机理.一位资深化学家,年近74岁的Biot,召见了这位毛头小伙.你帮我当场做这个试验看看.Biot自己准备了试验所需要的原料,Louis Pasteur当着他的面操作了结晶过程.Biot把即将结晶的物质带回自己的实验室.两天后,重又召见Louis Pasteur.这次Louis Pasteur又当着他的面把长出的晶体用镊子夹出来.

Biot见他这样如此摆弄以后,满腹狐疑的再问一次:你确定右旋性的分子会使极性光向右偏转,左旋性分子会使极性光向左旋转?

Louis Pasteur当然回答是: 是的

Biot点点头:那么就让我们看看.

这次Biot让Louis Pasteur再次离开,自己亲自制备了两种分子的溶液.当一切准备好了以后,再次把Louis Pasteur召来(瞧瞧,Louis Pasteur是三顾圣殿啊).Biot选择了那瓶Louis Pasteur声称有左旋性的分子的溶液,(要知道那个时候人们还不知道左旋性的存在),放入了旋光仪.当他看见极性光真的强烈地向左边旋转的时候,他转过身来抓住了Louis Pasteur的肩膀,不住的说:太漂亮了,太美妙了,我做了这么多年的化学还没有见过如此让人心颤的试验!

科学女神如此的眷顾了Louis Pasteur,要知道现在所知能够自发结晶出来的外消旋分子只有9种,而paratartaric acid只有在低于26度下才能形成不同的旋光晶体.如果Biot实验室的温度高一点,那么Louis Pasteur也就不会这么水到渠成的让Biot心脏如此颤动了.

Louis Pasteur后来成为了伟大的化学家,他后来的贡献还有发现了狂犬疫苗,建立了西医理论的基础《細菌病源学说》.法国至今还有以他命名的Louis Pasteur大学.

这位Louis Pasteur就是我们说熟知的巴斯德先生.

以上情节翻译自Fessenden有机化学著作.^[3]

Reference

[1] http://www.ac-versailles.fr/etabliss/clg-pasteur-gennevilliers/Biographie.html

[2] http://www.md.ucl.ac.be/celil/pasteur.html

[3] Ralph J. Fessenden, Joan S,. Fessenden, Marshall W . Logue, Organic Chemistry, 6th edition, charpt 4.

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