Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Герман Пайнс
Родившийся( 1902-01-17 )17 января 1902 г.
Лодзь , Россия
Умер10 апреля 1996 г. (1996-04-10)(94 года)
Сан-Рафаэль, Калифорния , США
Альма-матерÉcole Supérieure de Chimie Physique Électronique de Lyon
ИзвестенКатализ высокооктановых топлив
Научная карьера
УчрежденияUniversal Oil Products , Северо-Западный университет

Герман Пайнс (17 января 1902 - 10 апреля 1996) был русско-американским химиком. Он родился в Лодзи - тогда части Российской империи - он покинул свой родной город в молодости, поскольку еврейские квоты и другие антиеврейские обычаи не позволяли еврейским студентам посещать университеты. Получив степень в области химического машиностроения в Высшей школе химии в Лионе во Франции, он работал в Universal Oil Products (ныне UOP LLC) с 1930 по 1952 год. Пайнс также работал в Северо-Западном университете, начиная с 1941 года, и служил с 1953 по 1953 год. 1970 г. - профессор химии Ипатьева и директор Ипатьевской каталитической лаборатории высокого давления. [1]

Он наиболее известен своей работой с Владимиром Ипатьевым над каталитической конверсией высокооктанового авиационного топлива, которое было предоставлено Королевским военно-воздушным силам во время Второй мировой войны, что помогло им выиграть Битву за Британию . [2] [3] Из - за его научные взносы, были разработаны новые процессы для изомеризации из парафинов , в алкилировании из ароматических соединений , а также катализируемого основания органических реакций. [1] [4]

Биография [ править ]

Герман Пайнс родился 17 января 1902 года у Исаака и Евгении (Гринфельд) Пайнс, еврейской пары в Лодзи [5] (тогда в Российской Империи , ныне Польша ). Пайнс покинул Лодзь молодым человеком, потому что еврейские квоты [3] [6] : 119–121 и другие антиеврейские обычаи не позволяли еврейским студентам посещать университеты. [6] : 119–124 [7] [8] Вместо этого Пайнс поехал учиться во Францию . В 1927 году Пайнс получил степень в области химического машиностроения в Высшей школе химии в Лионе (нынеÉcole Supérieure de Chimie Physique Électronique de Lyon ). [9]

В 1928 году [10] [5] Пайнс эмигрировали в США. [10] Проработав пару лет на рутинной работе, он присоединился к Universal Oil Products (ныне UOP LLC) в Маккуке, штат Иллинойс, в 1930 году. Он начал с выполнения обычных анализов, а затем был переведен в исследовательский отдел. [5] К 1930 году Пайнс был докторантом Чикагского университета и работал в UOP. [10] Там он встретил уроженца России Владимира Ипатьева . Пайнс стал его помощником, положив начало 22-летнему научному сотрудничеству. [3] [11]Изначально двое эмигрантов использовали в качестве рабочих языков французский и русский, так как они говорили на обоих лучше, чем на английском. [9]

Обучаясь по ночам, Пайнс защитил докторскую диссертацию по органической химии в Чикагском университете в 1935 году, защитив диссертацию " Исследование электроотрицательности органических радикалов" . [12] [13] В 1941 году Пайнс получил должность профессора-исследователя по совместительству в Северо-Западном университете в Эванстоне, штат Иллинойс. [3] Он продолжал работать в UOP, [1] являясь постоянным координатором исследовательских исследований OUP с 1945 по 1951 год. [5] [12]

После смерти Ипатьева в 1952 году Пайнс покинул UOP, чтобы сосредоточиться на работе в Северо-Западном университете. В 1953 году он стал Ипатьевским профессором химии и директором Ипатьевской каталитической лаборатории высокого давления. Пайнс ушел в отставку в 1970 году [1], но продолжал вести научную деятельность в качестве почетного профессора [12] за несколько месяцев до своей смерти 10 апреля 1996 года [1].

Пайнс высоко оценил готовность Соединенных Штатов принять беженцев. [10]

«США - место смешения всех людей. Здесь вас ценят за то, кто вы есть и что вы можете делать, а не за то, откуда вы. Здесь посторонние очень быстро становятся членами сообщества. Люди не понимают, насколько это сложно. находится в другом месте в мире, потому что здесь это так просто. Но я знаю ". [10]

Семья [ править ]

Пайнс женился на Дороти Млотек в 1927 году. [5] У них родилась дочь Джудит [5] или Джуди (Пайнс) Сессмайер. [3] Мать, братья и дядя Пайнса, а также другие члены его семьи были убиты во время Холокоста . [3] [10]

Работа [ править ]

Пайнс и Ипатьев тесно сотрудничали в течение 22 лет, пока Ипатьев не умер, и Пайнс не сменил его в Северо-Западном университете. [14] Скромный человек, склонный подчеркивать вклад других, Пайнс, тем не менее, был описан как «один из выдающихся ученых этого века». [15] На протяжении своей карьеры Пайнс внес значительный вклад в понимание гетерогенного катализа и химии нефтяных углеводородов . [1] [4] [9]

Ипатьев поощрял каждого человека в своем штате тратить 10–15% своего времени на личный проект, угодный их «химической душе». [14] Вначале Пайнс решил проверить одну из доминирующих доктрин того времени: [10] [14] убеждение, что парафиновые углеводороды или алканы являются инертными веществами, которые не вступают в реакцию с другими веществами при низких температурах. [3] [14] [16] [17] Само название парафин отражает это убеждение, происходящее от латинского «parum affinis» (ограниченное сродство). [15]

Пайнс смог продемонстрировать, что катализ может происходить при низких температурах, что противоречит предыдущему мнению. [14] При низких температурах в присутствии серной кислоты ( H 2 SO 4 ) изопарафины, такие как изобутан, реагируют с олефинами. [15] [17] [18] Этот процесс алкилирования [4] был открыт в 1932 году и коммерциализирован в 1938 году. [19]

Ипатьев и Пайнс пытались понять сложные химические реакции, на которые влияли многие факторы, включая температуру, концентрацию используемой кислоты и соотношение кислоты к другим соединениям. [20] [21] Такие реакции часто приводят к образованию сложной смеси продуктов, включая промежуточные продукты, которые могут участвовать в дальнейших реакциях. [20]

Работая с чистыми углеводородами, а не с нефтяными фракциями, Пайнс смог лучше выделить и понять конкретные химические реакции. [12] Он подчеркнул, что реакция не была понята, пока все продукты реакции не были идентифицированы и поняты. Его ученик Герберт Аппель позже вспоминал, как его учили «никогда не довольствоваться механизмом, пока он не объяснит всю продукцию». [12] : 84

Пайнс смог понять и описать изомеризацию бутанов и пентанов. [4] [14] Изомеризация - это реакция перегруппировки , при которой одна молекула превращается в другую, содержащую те же атомы в другом расположении. [22] Пайнс разработал метод каталитического превращения н-бутана в изобутан. Первый шаг был протонированием из бутена серной кислоты, образуя реактивный но недолговечен карбениевый ион промежуточного продукта . [15] : 157 [14] Второй этап - алкилирование изобутана карбениевыми катионами. [14] Изомеризация бутана была открыта в 1935 году и коммерциализирована в 1941 году. [19] Текущие исследования химических процессов показали, что невозможно достичь изомеризации парафиновых углеводородов без химического катализатора: одного тепла недостаточно. [23] Чистый н-бутан не вступил бы в реакцию без источника олефиновых катионов. [12]

Производство изобутана было необходимым этапом в производстве высокооктанового бензина. [14] Каталитическое превращение парафинов в изопарафины было описано как «один из краеугольных камней нефтяной промышленности». [15] Объединение процессов алкилирования и изомеризации бутана привело к разработке высокооктанового топлива для использования в авиационном бензине. [24] Изобутан и олефины C3 – C4 являются побочными продуктами каталитического крекинга в псевдоожиженном слое и других процессов каталитической и термической конверсии. В процессе алкилирования легкий молекулярный весизопарафины, такие как изобутан, могут быть объединены с олефинами C3-C4 с образованием изопарафинов или алкилатов с более высоким весом, которые не содержат олефиновые или ароматические углеводороды. [24] [25]

Hawker Hurricane Mk I, июль 1940 г.
Штурмовик заправляет Hawker Hurricane Mk I, август 1940 г.

Эти методы подготовки держались в секрете американцами во время Второй мировой войны, но топливо было предоставлено союзникам для их « Спитфайров» и « Ураганов» , что, как говорят, дало Королевским ВВС преимущество в битве за Британию . [2] [16] Еще одним достижением Пайнса и его сотрудников во время войны был химический анализ топлива немецких самолетов. Это позволило союзникам атаковать мины и другие объекты, которые производили материалы, критически важные для военных действий Германии. [16]С тех пор процессы алкилирования стали использоваться для производства бензина для двигателей, поскольку двигатели стали более мощными. Алкилирование может быть предпочтительным процессом также по экологическим причинам. [24]

Установив, что такие реакции возможны, Пайнс и его сотрудники исследовали механизмы, участвующие в катализе углеводородов. Они изучили множество превращений, включая «полимеризацию, алкилирование, циклизацию, присоединение, отщепление и реакции переноса гидрида». [26] Они сделали фундаментальные открытия, которые способствовали пониманию механизмов, включающих ионы карбония , карбанионы , свободные радикалы , промежуточные соединения, термические реакции и взаимосвязь между каталитическим поведением и химией поверхности. [15] [27] Сосны изучали как кислотный, так и основной катализ ; каталитические свойства оксидов алюминия ; а такжекатализаторы ароматизации , дегидрирования и гидрирования металлов . [12]

Он внес свой вклад в понимание механизма дегидратации спиртов на оксиде алюминия в качестве катализатора и помощника. [4] [15] : 89, 211 [28] Он также исследовал механизмы ароматизации алканов над хромом. [4] [15] : 89 [29] Он проанализировал реакции переноса водорода с участием ароматических углеводородов. [4] [15] : 89 [30] [31] Его работа повлияла на Нобелевского лауреата Джорджа Эндрю Олаха , который смог химически стабилизировать карбокатионы и дополнительно исследовать их структуру и активность. [15] : 157

Открытия Пайнса и Ипатьева о катализе углеводородных реакций заложили фундаментальную основу для нефтеперерабатывающей и химической промышленности. [15] : 89 В этих отраслях промышленности используются различные типы катализаторов, чтобы разблокировать насыщенные углеводороды в природном газе и сырой нефти. Процессы с использованием катализаторов на основе благородных металлов, жидких и твердых кислот необходимы для производства энергии и широко используемых промышленных химикатов в двадцатом веке. [19] [32] Работа Пайнса, Ипатьева, Луи Шмерлинга , Германа С. Блоха , Владимира Хензеля и других из Риверсайд лаборатории Universal Oil Products (UOP) была отмечена презентациейНациональная историческая химическая достопримечательность в здании лаборатории в Маккуке, штат Иллинойс, 15 ноября 1995 года. [12] [33]

Пайнс был основателем Чикагского клуба катализа. [34] С 1999 года Чикагский клуб катализа и компания Honeywell-Universal Oil Products (UOP) присуждают ежегодную премию Herman Pines Award в знак признания выдающихся исследований в области катализа. [34] [35]

Награды [ править ]

  • 1946: член Альфа-гамма-главы Phi Lambda Upsilon (Почетного химического общества) 6 июня 1946 г. [30]
  • 1956: Премия Эрнеста Гюнтера в области химии натуральных продуктов (первоначально премия Фриче) от Американского химического общества [30] [36]
  • 1981: Премия Юджина Дж. Гудри в области прикладного катализа [37]
  • 1981: Премия Джорджа А. Олаха в области химии углеводородов или нефти от Американского химического общества [38]
  • 1982: Премия пионера химии от Американского института химиков [39]
  • 1983: Премия Э.В. Мерфри в области промышленной и инженерной химии от Американского химического общества [4] [40]
  • 1995: 15 ноября 1995 года здание лаборатории в Маккуке, штат Иллинойс , было признано национальным историческим памятником химической промышленности [33].

Публикации [ править ]

Пайнс опубликовал не менее 265 научных публикаций. Он получил 145 патентов в США. Более двадцати лет он был одним из редакторов журнала «Успехи в катализе» . [30] Он написал три книги: [9]

  • Сосны, Герман; Сталик, Уэйн М. (1977). Катализируемые основаниями реакции углеводородов и родственных соединений . Нью-Йорк: Academic Press. ISBN 978-0-12-557150-0.
  • Пайнс, Х. (1981). Химия каталитических превращений углеводородов . Нью-Йорк: Academic Press. ISBN 9780323155922.
  • Сосны, Герман (1992). Генезис и эволюция Каталитической лаборатории Ипатьева в Северо-Западном университете, 1930-1970 гг . Химический факультет Северо-Западного университета.

Статьи [ править ]

Бумаги Пайнса находятся в архиве Северо-Западного университета. [30] [41]

  • «Документы Германа Пайнса (1902–1996)» . Архивные и рукописные собрания . Северо-Западный университет.[41]
  • "Путеводитель по соснам Германа (1902–1996), Документы 1935/1996" . UNCAP . Библиотека Северо-Западного университета.[30]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f Захтлер, Вольфганг (19 января 2012 г.). «Герман Пайнс - он произвел революцию в понимании катализа» . Североамериканское каталитическое общество . Проверено 13 сентября 2018 года .
  2. ^ a b "Затем: истребители союзников на базе Lab Discovery в битве за Британию" . Северо-Западный университет . Проверено 12 сентября 2018 года .
  3. ^ a b c d e f g Саксон, Вольфганг (21 апреля 1996 г.). «Херман Пайнс, 94 года, химик, усовершенствовавший топливо» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 12 сентября 2018 года .
  4. ^ a b c d e f g h «Объявлены победители национальной премии ACS 1983: премия EV Murphree в области промышленной и инженерной химии» . Новости химии и техники . 60 (37): 57. 13 сентября 1982 г.. Doi : 10.1021 / cen-v060n037.p044 .
  5. ^ a b c d e f Сеймур, Раймонд Б.; Фишер, Чарльз Х. (1988). Профили выдающихся американских химиков . Сидней: Litarvan Enterprises Pty. Ltd., стр. 373–374. ISBN 978-0937557051.
  6. ^ a b Хеллер, Селия С. (1 января 1994 г.). На грани уничтожения: евреи Польши между двумя мировыми войнами . Издательство Государственного университета Уэйна. С. 107–124. ISBN 978-0814324943. Проверено 21 октября 2018 года .
  7. ^ Ауэрбах, Карен. «Польское еврейство в период между войнами» . Мое еврейское образование . Проверено 13 сентября 2018 года .
  8. ↑ Бодо, Бела. «Роль антисемитизма в изгнании неарийских студентов, 1933-1945» (PDF) . Ресурсный центр "Шоа" . Международная школа изучения Холокоста . Проверено 13 сентября 2018 года .
  9. ^ а б в г Дэвис, Берт (2013). «Основатели и новаторы науки о катализе, часть 2: Герман Пайнс (1902–1996)» (PDF) . Энергия . 24 (3): 3 . Проверено 12 сентября 2018 года .
  10. ^ Б с д е е г Mullen, Вильгельм (15 июля 1990 г.). «Маловероятный герой: важная роль польского иммигранта в победе в битве за Британию» . Чикаго Трибьюн . Чикаго, Иллинойс, стр. 23–27 . Проверено 12 сентября 2018 года .
  11. Перейти ↑ Pines, Herman (3 июня 1983 г.). «Глава 3: В. Н. Ипатьев: каким я его знал». Гетерогенный катализ . Серия симпозиумов ACS. 222 . Американское химическое общество. С. 23–32. DOI : 10.1021 / Б.К.-1983-0222.ch003 . ISBN 978-0-8412-0778-3.
  12. ^ a b c d e f g h Хоффман, Норман Э. (3 июня 1983 г.). "Глава 7 Сосны Германа и органический гетерогенный катализ". Гетерогенный катализ: отдельные американские истории: на основе симпозиуме , организованном Отделом истории химии, на 183 - м собрании Американского химического общества, Лас - Вегас, штат Невада, 28 марта - 2 апреля 1982 года . Серия симпозиумов ACS. 222 . Американское химическое общество. С. 77–87. DOI : 10.1021 / Б.К.-1983-0222.ch007 . ISBN 9780841210479. Среди областей, которые он исследовал, - кислотный катализ, щелочной катализ, оксиды алюминия, катализаторы ароматизации и дегидрирования и катализаторы гидрирования металлов.
  13. ^ Сосны, Герман (1937). Исследование электроотрицательностей органических радикалов . Чикаго, Иллинойс: Чикагский университет.
  14. ^ a b c d e f g h я Шмерлинг, Льюис (1975). Владимир Николаевич Ипатьев 1867–1952 Биографические воспоминания (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия наук . Проверено 13 сентября 2018 года .
  15. ^ a b c d e f g h i j k Zecchina, Adriano; Калифано, Сальваторе (28 февраля 2017 г.). Развитие катализа: история ключевых процессов и лиц в каталитической науке и технологии . Хобокен, Нью-Джерси: Wiley. С. 83–91, 156–157, 211. ISBN 9781119181286.
  16. ^ a b c Хайсе, Кенан (13 апреля 1996 г.). «Герман Пайнс, 94 года, изобретатель, который дал миру высокооктановое топливо» . Чикаго Трибьюн . Проверено 20 сентября 2018 года .
  17. ^ a b Линн, Карл Б .; Гроссе, Аристид В. (октябрь 1945 г.). «Алкилирование изопарафинов олефинами в присутствии фтороводорода». Промышленная и инженерная химия . 37 (10): 924–929. DOI : 10.1021 / ie50430a012 .
  18. ^ Ипатьев, В.Н. Гросс, Аристид V .; Сосны, Герман; Комаревский В.И. (июнь 1936 г.). «Алкилирование парафинов олефинами в присутствии хлорида алюминия». Журнал Американского химического общества . 58 (6): 913–915. DOI : 10.1021 / ja01297a018 .
  19. ^ a b c Гембики, Стэнли А. (2000). «Новые прорывные технологии на основе твердых кислот» . В Корме, А .; Мело, ФВ; Mendioroz, S .; Фиерро, JLG (ред.). 12-й Международный конгресс по катализу: материалы 12-го МКК, Гранада, Испания, 9-14 июля 2000 г. (1-е изд.). Эльзевир. п. 148. ISBN 9780080528632. Проверено 22 сентября 2018 года .
  20. ^ а б Ипатьев В.Н. Сосны, Герман (1936). «Сопряженная полимеризация - влияние температуры, концентрации и количества серной кислоты на полимеризацию олефинов». Журнал органической химии . 1 (5): 464–489. DOI : 10.1021 / jo01234a003 .
  21. ^ Лафферти младший, WL; Стокельд, Р.В. (1971). «Алкилирование и изомеризация» . Происхождение и переработка нефти . Успехи химии. 103 . С.  130–149 . DOI : 10.1021 / ба-1971-0103.ch007 . ISBN 978-0-8412-0120-0.
  22. ^ Спейт, Джеймс Г. (31 августа 2018). Механизмы реакции в экологической инженерии: анализ и прогноз . Баттерворт-Хайнеманн. п. 357. ISBN. 978-0128044223. Проверено 23 сентября 2018 года .
  23. ^ Asinger, F .; Штайнер, HME (5 марта 2016 г.). Парафины: химия и технология . Elsevier Science. С. 695–696. ISBN 9781483146621. Проверено 23 сентября 2018 года .
  24. ^ a b c Даттон, Джон А. "Алкилирование" . FSC 432 Переработка нефти . Penn State . Проверено 22 сентября 2018 года .
  25. ^ «Алкилирование - важный источник октанового числа в бензине» . Управление энергетической информации США . 13 февраля 2013 . Проверено 22 сентября 2018 года .
  26. ^ Elomari, Saleh A .; Timken, Hye-Kyung C. "Заявка на патент США US20100147740A1 Извлечение и использование связанных полимеров из ионных жидких катализаторов" . Патенты Google . Проверено 13 сентября 2018 года .
  27. ^ Пайнс, Х. (1981). Химия каталитических превращений углеводородов . Нью-Йорк: Academic Press. ISBN 9780323155922.
  28. ^ Сосны, Герман; Манассен, Йост (1966). Механизм дегидратации спиртов на глиноземных катализаторах . Достижения в катализе . 16 . С. 49–93. DOI : 10.1016 / S0360-0564 (08) 60351-X . ISBN 9780120078165.
  29. ^ Сосны, Герман; Гетчель, Чарльз Т. (октябрь 1965 г.). «Глинозем: катализатор и носитель. XXIV. Обсуждение механизма ароматизации алканов в присутствии хрома - глиноземные катализаторы». Журнал органической химии . 30 (10): 3530–3536. DOI : 10.1021 / jo01021a058 .
  30. ^ a b c d e f "Путеводитель по соснам Германа (1902-1996), документы 1935/1996" . UNCAP . Библиотека Северо-Западного университета . Проверено 13 сентября 2018 года .
  31. ^ Сосны, Герман; Сталик, Уэйн М. (1977). Катализируемые основаниями реакции углеводородов и родственных соединений . Нью-Йорк: Academic Press. ISBN 978-0-12-557150-0.
  32. ^ Sommer, J .; Йост, Р. (2000). «Ионы карбения и карбония в катализируемой жидкостью и твердой суперкислотой активации малых алканов» (PDF) . Pure Appl. Chem . 72 (12): 2309–2318. DOI : 10,1351 / pac200072122309 . S2CID 46627813 . Архивировано из оригинального (PDF) 22 октября 2018 года . Проверено 20 сентября 2018 года .  
  33. ^ a b «Прибрежная лаборатория Universal Oil Products (UOP)» . Химические ориентиры . Американское химическое общество . Проверено 20 сентября 2018 года .
  34. ^ a b «Награды CCSS» . Центр катализа и поверхностных исследований (CCSS) . Северо-Западный университет . Проверено 12 сентября 2018 года .
  35. ↑ McMahon, Mike M. (апрель 2017 г.). «Северо-западный химик получает премию Германа Пайнса в области катализа» . Новости Северо-Западного кампуса . Проверено 12 сентября 2018 года .
  36. ^ "Премия Эрнеста Гюнтера в области химии натуральных продуктов" . Американское химическое общество . Проверено 12 сентября 2018 года .
  37. ^ "Премия Юджина Дж. Гудри в прикладном катализе" . Североамериканское каталитическое общество . Проверено 13 сентября 2018 года .
  38. ^ "Премия Джорджа А. Олаха в области углеводородов или химии нефти" . Американское химическое общество . Проверено 12 сентября 2018 года .
  39. ^ "Лауреаты Премии Пионера Химии" . Американский институт химиков . Проверено 12 сентября 2018 года .
  40. ^ "Премия EV Мерфри в области промышленной и инженерной химии" . Американское химическое общество . Проверено 12 сентября 2018 года .
  41. ^ a b «Документы Германа Пайнса (1902–1996)» . Архивные и рукописные собрания . Северо-Западный университет . Проверено 13 сентября 2018 года .