化學傳記：1973年諾貝爾化學獎得主-傑弗里．威爾金森(Geoffrey Wilkinson)

化學傳記：1973年諾貝爾化學獎得主-傑弗里．威爾金森(Geoffrey Wilkinson)
國立臺灣師範大學化學系博士生 黃婉澐

圖一 傑弗里．威爾金森（來源：參考資料7）

傑弗里．威爾金森（Geoffrey Wilkinson，1921 年 7 月 14 日 － 1996 年 9 月 26 日，圖一），英國化學家，皇家學會院士。

無機化學及勻相過渡金屬催化領域的先驅者，於 1973 年與德國化學家恩斯特．奧托菲舍爾 (Ernst Otto Fischer) 因過渡金屬有機化合物的研究，共同獲得 1973 年諾貝爾化學獎。

威爾金森教授出生於英格蘭約克郡的 Springside，他的父親 Henry Wilkinson 是一名房屋裝修師；母親 Ruth 在一家當地的棉紡織廠工作。他開始對化學產生興趣源於叔叔的家庭—叔叔的妻子家中經營著一家小型的化學公司，專門為製藥工廠製造硫酸鎂 (Magnesium sulfate, MgSO₄) 及硫酸鈉 (Sodium sulfate, Na₂SO₄)。

學經歷

• 1939 年威爾金森教授取得皇家獎學金 (Royal Scholarship)，並開始在倫敦帝國學院學習並於 1941 年畢業。
• 1943 – 1946 年威爾金森教授因化學家弗里德里希·帕內特 (Friedrich Paneth)，而投入於原子能化學的研究，應聘並前往加拿大，先後在蒙特婁和喬克河實驗室 (Chalk River Laboratories) 工作。隨後四年 (1946-1950)，威爾金森教授與加州大學伯克萊分校的格倫·西奧多·西博格 (Glenn T. Seaborg) 教授一起工作，主要致力於核能分類 (nuclear taxonomy)。
• 1950 – 1951 年，威爾金森教授在麻省理工學院擔任研究助理，並開始著手於學生時代就很感興趣的過渡金屬錯合物領域的研究。
• 1951 – 1955 年回到英國之前，在哈佛大學仍從事核化學方面的工作，同時也開始進行烯烴金屬錯合物 (olefin complexes) 的研究。
• 1955 年 6 月，威爾金森教授回到英國，並聘為倫敦帝國學院的無機化學教授，自此開始全心投入過渡金屬研究工作。

研究及應用

威爾金森教授對過渡金屬領域的重要貢獻包含了：

1. 發展Wilkinson催化劑(如圖二所示)－RhCl(PPh₃)₃：為氫化烯烴化合物及炔烴化合物過程所使用的催化劑，並被廣泛應用於工業製程中。
2. 確認二茂鐵分子(ferrocene)（如圖三所示）的夾心三明治結構與各種茂基金屬錯合物（二茂鐵、二茂釕）的合成方法及其化學性質研究。

關於Wilkinson催化劑：屬於平面四邊形構型，16個電子的錯合物。合成方式通常由氯化釕(III) (rhodium(III) chloride)與過量的三苯基膦（triphenylphosphine）進行還原反應，此處三苯基膦作為還原試劑並產生三苯基氧化膦（式一）。

式一、合成Wilkinson催化劑

Wilkinson催化烯烴化合物進行氫化反應，反應機構如圖三。

圖四 Wilkinson催化反應機構（來源：作者繪製）

關於二茂鐵(ferrocene)分子：二茂鐵中心鐵原子的氧化態為+2，每個茂環帶有一個單位負電荷。因此每個環含有6個π電子，符合4n+2電子數的要求，且具芳香性。每個環的6個π電子*2，再加上二價鐵離子的6個d電子正好等於18，符合18電子規則，因此二茂鐵非常穩定。其結構是透過NMR光譜和X射線晶體學的結果證實了二茂鐵的夾心結構。二茂鐵的發現，為有機金屬化學掀開了環戊二烯基與過渡金屬的眾多π配合物的化學的帷幕。

二茂鐵(ferrocene)分子因具芳香性，可與親電試劑進行Friedel-Crafts反應(式三)，形成各種不同的衍生物：

式三 二茂鐵分子進行Friedel-Crafts反應

二茂鐵(ferrocene)分子的衍生物應用性相當廣泛，可使用於抗震劑、醫藥、材料以及化學反應的配體中。

獲獎

• 1973年諾貝爾化學獎。
• 1980年獲得巴斯大學授予榮譽博士學位。

著作

威爾金森教授與他指的導博士生弗蘭克·阿爾伯特·科頓(F. Albert Cotton)合著【高等無機化學(Advanced Inorganic Chemistry)】，為無機化學領域中的權威教科書。

參考文獻

1. Geoffrey Wilkinson. wikipedia — http://en.wikipedia.org/wiki/Geoffrey_Wilkinson#cite_note-4
2. 傑弗里威爾金森。維基百科 － http://zh.wikipedia.org/wiki/杰弗里．威尔金森
3. Sir Geoffrey Wilkinson. Encyclopedia britannica — http://global.britannica.com/EBchecked/topic/643851/Sir-Geoffrey-Wilkinson
4. Wilkinson’s catalyst. wikipedia — http://en.wikipedia.org/wiki/Wilkinson%27s_catalyst
5. 二茂鐵。維基百科 － http://zh.wikipedia.org/wiki/二茂铁
6. Rausch et al., J. Chem. Educ., 1957, 34, 268-272.
7. The Nobel Prize in Chemistry 1973. Nobelprize.org — http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1973/