马丁的学术报告启发了陆婉珍的色谱技术创新

2024-01-18 百科知识版权反馈

【摘要】：1953年春，气相色谱创始人马丁被邀请到西北大学作学术报告。马丁1910年3月出生于英国伦敦，1932年获剑桥大学学士学位，1935年和1936年先后拿到了剑桥大学的硕士和博士学位。气相色谱的出现立即对分析化学产生了极大的影响。马丁在西北大学的这个学术报告给陆婉珍留下了极其深刻的印象[9]。陆婉珍回国后，在色谱技术上有所建树与聆听这次学术报告有密切的关系。

国外的大学除注重培养学生掌握基础知识外，还经常采用多种交流方式提高学生对科学及新兴事物的兴趣。1953年春，气相色谱创始人马丁（A．J．P．Martin）被邀请到西北大学作学术报告。这时气相色谱技术才刚刚出现不到两年，在石油和石化产品分析中的应用也只做了很少几个实验，但却显示出了广泛的且极其诱人的应用前景，马丁的报告实际上是早期色谱技术的一段发明史和发展史。

最早创立色谱法的是俄国植物学家茨维特（C．Tswett），他1872年生于意大利的阿斯蒂，1896年获日内瓦大学哲学博士学位后，全家移居俄国。1901年，茨维特获喀山大学植物学学士学位，1902年任华沙大学讲师。他在研究植物叶子的色素成分时，将植物叶子的萃取物倒入填有碳酸钙的直立玻璃管内，然后加入石油醚使其自由流下，结果发现色素中各组分互相分离形成各种不同颜色的谱带。当时茨维特把这种色带叫做“色谱”，在这一方法中把玻璃管叫做“色谱柱”，碳酸钙叫做“固定相”，纯净的石油醚叫做“流动相”。茨维特将这种方法命名为“色谱法”，开创了色谱分析的先河。

茨维特的第一篇关于色谱法的论文发表在1903年华沙的《生物学杂志》上，此后他的论文也仅用俄文发表在不太知名的期刊上，所以当时没有引起科学界的足够重视。直到1931年，奥地利化学家库恩（R．Kuhn）才使用了茨维特创建的液固色谱法利用氧化铝和碳酸钙分离出三种胡萝卜素异构体，即 α胡萝卜素、β胡萝卜素和 γ胡萝卜素。随后，他用这种方法分离了60多种这类色素，并制成了纯品进行结构分析，丰富了人们对类胡萝卜素的认识。为奖励其在类胡萝卜素和维生素方面的研究工作，1938年，库恩被授予诺贝尔化学奖。库恩的研究获得了广泛的承认，也让科学界接受了色谱法。在这之后，以氧化铝为固定相的色谱法（即液固吸附色谱）在有色物质的分离中得到了广泛的应用。

马丁1910年3月出生于英国伦敦，1932年获剑桥大学学士学位，1935年和1936年先后拿到了剑桥大学的硕士和博士学位。1938年，与马丁同在英国里兹的羊毛工业研究协会从事羊毛研究的辛格（R．L．M．Synge）观察到，乙酰氨基酸在氯仿和水之间的分配系数明显不同。马丁之前曾研制出一种用于维生素纯化的逆流萃取器，他们合作尝试在两种逆向流动的溶剂间分配氨基酸以便分离它们，但未获得成功。后来他们发现，如果使水吸附在硅胶上保持水相不动，只让氯仿相流动，分配过程就可顺利进行。他们还发现，如果使用甲基橙那样的不溶于氯仿的指示剂，就有可能检测到乙酰氨基酸在柱上的层带。1941年6月，在伦敦召开的英国生物化学会第214次会议上，马丁和辛格这两个年轻的化学家发表了一篇关于使用一种新的方法分离羊毛中氨基酸的论文。此后这一报告在《生物化学》杂志上发表，宣告了液液分配色谱法的诞生。这种快速而又经济的液液分配色谱方法很快就在化学、医学和生物学的研究中被广泛使用。

图4－9　气相色谱发明人马丁(www.chuimin.cn)

随后，马丁和辛格发现液液分配色谱方法不能用于二元羧酸的分离，因为硅胶填料只起到承载吸附水的功能，必须采用其他材料做载体，于是他们想到使用纸作载体，因为这之前染料化学家就已经使用滤纸来检查染料的纯度了。1944年，马丁和辛格将一滴含有两种氨基酸的溶液滴到了浸润水的滤纸（固定相）上，将滤纸的一端浸入到丁醇（流动相）溶剂中，借助毛细管作用，根据两种氨基酸的展开速度不同，将其完全分离。然后再通过与氨基酸产生颜色的茚三酮试剂，使纸上分离的不同类型氨基酸显色，这就是纸色谱的发明过程。此后，纸色谱被人们接受，且发展很快。这是一种简便又经济的分析技术，可以在很短的时间内分离氨基酸和糖类，在生物化学和分子生物学研究中起到了很大的作用。马丁和辛格因发明了液液分配色谱法特别是纸色谱分析方法而共享了1952年的诺贝尔化学奖。

1941年，马丁和辛格在研究液液分配色谱时就提出，可以使用气体作流动相，即气液分配色谱，但是这一想法直到十年以后才变为现实。这是因为当时处于第二次世界大战期间，马丁的论文和学术观点没有被人们注意，随后在20世纪40年代末纸色谱的发现却引起人们的极大兴趣。另外，当时一些物理化学家认为气体的纵向扩散十分快速，致使混合物难以在介质中得到分离。

1950年，马丁到国家医学研究所工作，他邀请年轻的科学家詹姆斯（A． T．James）参加用气体做流动相的气液分配色谱研究。1951年，马丁和詹姆斯使用硅藻土作载体，用硅酮油作固定相，用氮气作流动相分离了若干种小分子量挥发性有机酸。他们把色谱柱末端浸入含有指示剂的溶液中，分离出来的脂肪酸用滴定法定量测定。后来他们发现对高沸点化合物，必须把色谱柱加热才行，于是就在色谱柱外面加了一个蒸汽套。这就是目前我们广泛使用的现代气相色谱仪的前身。气相色谱的出现立即对分析化学产生了极大的影响。当时在石油和石油化工的分析中，传统的分析方法已无能为力，气相色谱就像及时雨一样，成为无与伦比的得力工具。直到现在，气相色谱仍然是最为有效的分析技术之一。

马丁在西北大学的这个学术报告给陆婉珍留下了极其深刻的印象^[9]。陆婉珍回国后，在色谱技术上有所建树与聆听这次学术报告有密切的关系。马丁从液-液色谱到气-液色谱的研发历程也让陆婉珍深深懂得，科学研究工作既长又苦，而且一项研究成果很可能要过很久才能体现出其经济和社会价值。

马丁的学术报告启发了陆婉珍的色谱技术创新

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