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近代工業革命,是由一種顏色的誕生引發的?

2023-12-20文化

大約 1706 年,塗料制造商約翰·雅各布·迪斯巴哈(Johann Jacob Diesbach )在柏林用鉀鹽、硫酸鐵和胭脂幹合成紅色顏料時,因為鉀鹽中染有動物血液,和硫酸鐵反應生成一種稱為亞鐵氰化鐵的化合物,得到了深藍色顏料。它以普魯士藍(Preußisch blau )或柏林藍(Berlinish blau )為名,推向市場。它是世界上第一種合成色素,徹底改變了一直以來缺乏穩定藍色顏料的藝術行業。

柏林科學院創始院長萊布尼茨( Leibniz ),在多封信中提到這種顏料,因為迪斯巴哈嚴守制作秘密,直到 1715 年,化學家們才分析出它的成分和合成方法。

在此之前,藝術家們所用的藍色顏料——群青,是從阿富汗山區開采的青金石研磨而成的,價格高昂,通常被保留用於宗教圖片,特別是聖母瑪利亞的描繪。法國畫家讓 - 安東尼·華托(Jean-Antoine Watteau ,1684 —1721 )作於1717 年的【西瑟拉朝聖記】( Pilgrary to Cythera )(西瑟拉是傳說中的愛情和浪漫之島)是已知最早使用普魯士藍的繪畫作品之一。所以,這一顏料也被稱為巴黎藍。

後來發現,普魯士藍含有氰基(因此氫氰酸被稱為「普魯士酸」),但它卻是無毒的,並且,口服普魯士藍被用作某些重金屬中毒的解毒劑,例如鉈和銫的解毒。這種療法利用了其離子交換特性及其對某些「軟」金屬陽離子的高親和力。

普魯士藍的價格實惠、穩定,它的使用迅速蔓延到整個歐洲。它不單單影響到了藝術,也影響到了紡織工業,普魯士軍隊也很快用上了藍色制服。近代工業革命是從紡織業開始的,紡織業的興起帶動了染料工業。普魯士藍是第一個現代的合成染料,染料工業的發展,又催生了制藥業的出現。

工業革命在 18 世紀後期改變了商品生產模式,但把藥品變成工業商品,形成制藥業,則起源於 19 世紀後半葉。如果說現代新藥發現伴隨著生物堿的分離純化而來,與此同時發展起來的染料工業,則與生物堿的合成有直接的聯系。

德國化學家奧古斯特·威廉·馮·霍夫曼( August Wilhelm von Hofmann ,1818 —1892 )師從李比希(Liebig ),於 1845 —1865 年在英國倫敦擔任皇家化學院(今天的倫敦帝國大學的一部份)首席教授,他開創性地合成了多種重要的工業有機化合物,他對苯胺的研究為苯胺染料工業奠定了基礎。

奧古斯特·威廉·馮·霍夫曼

他的一個學生卓思·布萊福德·曼斯菲爾德( Charles Blachford Mansfifield ,1819 —1855 )從煤焦油中分離出了苯,另一個學生威廉·亨利·珀金(William Henry Perkin ,1838 —1907 )則成為染料工業的先驅。

威廉·亨利·珀金

1853 年,15 歲的珀金來到皇家化學院學習,霍夫曼指導他進行湯力的合成研究。1856 年復活節假期裏,霍夫曼回到了德國度假。珀金自己在實驗室用重鉻酸鉀氧化苯胺,得到了一些黑色的固體,他在用乙醇清洗實驗室時,發現黑色物部份變紅。

喜歡繪畫的珀金對此很感興趣,他找了幾個朋友,瞞著霍夫曼偷偷在自己的花園小屋裏做進一步實驗。經過研究,他們發現原來合成了苯胺紫( mauveine ),它可以作為一種很好的染料,並且原料是煤焦油中的蒽化合物,成本非常低。他們送出的幾個染料樣本也得到染坊的積極回應。

當時英國正值工業革命,紡織業發展,可是幾乎所有的染料都是從天然植物中提取的,不但容易脫色,而且非常昂貴,尤其是紫色染料非常稀缺,這也是紫色成為貴族衣服顏色的一個原因。在珀金發現合成染料之前,英國每年進口染料就要達到 200 萬英鎊。珀金抓住商機,於1856 年 8 月在英國申請了專利,而後珀金與家人成立了「珀金氏公司」(Perkin & Sons ),開啟染料工業的新天地。後來珀金又合成了其他的一些苯胺染料,如茜素(alizavin )。

德國巴斯夫公司也申請了茜素專利,甚至比珀金還早一天。 1868 年,阿道夫·馮·貝耶爾(Adolf von Baeyer ,1835 —1917 ,1905 年諾貝爾化學獎獲得者)的兩個學生,卡爾·格雷貝(Carl Graebe ,1841 —1927 ,後到赫奇斯特公司工作)和卡爾·利伯曼(Carl Liebermann ,1842 —1914 ,後來在巴斯夫擔任研究主管)發現了茜素這種天然染料的結構,並申報了專利。專利轉讓給了巴斯夫公司,公司的海因裏希·卡羅(Heinrich Caro ,1834 —1910 )又開發出一種合成工藝。

巴斯夫公司迅速大批次推出這一染料,成為當時歐洲首屈一指的化學公司。 1874 年,珀金公司的染料年產量達到 435 噸,可巴斯夫與赫奇斯特兩家公司的產量達到了 1000 噸。特別是赫奇斯特,喜歡采用傾銷策略。面臨激烈競爭,珀金出售了自己的公司。英國在染料工業領域的競爭中敗給了德國。

染料工業的發展進一步促進了化學合成技術的進步。很多染料公司,特別是德國染料公司,開始進軍醫藥行業,又推動了醫藥工業的發展。

約翰·察赫( Johann Zacherl ,1814 —1888 )是奧地利制藥工業家。他在慕尼黑完成了學業,並經常去第比利斯山區旅行。在那裏,他發現當地居民把一種除蟲菊屬植物的花朵做成粉末,作為除蟲劑,經過考察,他於 1842 年開始生產這一產品。1855 年,他與兒子在維也納成立了企業,他們把除蟲菊屬植物的花朵和葉子曬幹,用乙醚提取出有效成分,再加入五倍體積的精餾酒,就生產出除蟲粉噴劑,商品名「察赫靈」(Zacherlin )。世界各地還有其他的除蟲劑,但當時所有除蟲劑的效果均有限,沒能產生世界知名的品牌,直到後來的 DDT 。

DDT, 化學名為雙對氯苯基三氯乙烷(dichlorodiphenyltrichloroethane )。於 1874 年首次被合成。保羅·赫爾曼·穆勒(Paul Hermann Müller ,1899 —1965 )於 1939 年發現它是一種特效殺蟲劑。因這一發現,穆勒獲得了 1948 年諾貝爾生理學或醫學獎。但因DDT 造成環境汙染和生物危害,其被多數國家禁用或控制使用。

在 19 世紀初期,作為商品的化學品不過幾百種。有機化學家集中的地方是德國,以李比希學派為中心,大量的有機化學家分離、合成數以萬計的新化合物,極大地開辟了化學界的研究範疇。

歐洲商人和化學家們積極地發現各個化合物的商業用途,爭先恐後申請專利。很多化學品公司相繼成立,為食品、印染、洗化、醫藥、紡織、制革、造紙等行業提供原料和試劑。其中李比希就學以致用,研究農業土壤中的化合物,開創了農業化學,發明了好幾種農業化肥,提高了農業生產率。

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文源:【新藥史話:從萬能藥到生命科學前沿】

作者:彭雷

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