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近代工业革命,是由一种颜色的诞生引发的?

2023-12-20文化

大约 1706 年,涂料制造商约翰·雅各布·迪斯巴赫(Johann Jacob Diesbach )在柏林用钾盐、硫酸铁和胭脂干合成红色颜料时,因为钾盐中染有动物血液,和硫酸铁反应生成一种称为亚铁氰化铁的化合物,得到了深蓝色颜料。它以普鲁士蓝(Preußisch blau )或柏林蓝(Berlinish blau )为名,推向市场。它是世界上第一种合成色素,彻底改变了一直以来缺乏稳定蓝色颜料的艺术行业。

柏林科学院创始院长莱布尼茨( Leibniz ),在多封信中提到这种颜料,因为迪斯巴赫严守制作秘密,直到 1715 年,化学家们才分析出它的成分和合成方法。

在此之前,艺术家们所用的蓝色颜料——群青,是从阿富汗山区开采的青金石研磨而成的,价格高昂,通常被保留用于宗教图片,特别是圣母玛利亚的描绘。法国画家让 - 安东尼·华托(Jean-Antoine Watteau ,1684 —1721 )作于1717 年的【西瑟拉朝圣记】( Pilgrary to Cythera )(西瑟拉是传说中的爱情和浪漫之岛)是已知最早使用普鲁士蓝的绘画作品之一。所以,这一颜料也被称为巴黎蓝。

后来发现,普鲁士蓝含有氰基(因此氢氰酸被称为「普鲁士酸」),但它却是无毒的,并且,口服普鲁士蓝被用作某些重金属中毒的解毒剂,例如铊和铯的解毒。这种疗法利用了其离子交换特性及其对某些「软」金属阳离子的高亲和力。

普鲁士蓝的价格实惠、稳定,它的使用迅速蔓延到整个欧洲。它不单单影响到了艺术,也影响到了纺织工业,普鲁士军队也很快用上了蓝色制服。近代工业革命是从纺织业开始的,纺织业的兴起带动了染料工业。普鲁士蓝是第一个现代的合成染料,染料工业的发展,又催生了制药业的出现。

工业革命在 18 世纪后期改变了商品生产模式,但把药品变成工业商品,形成制药业,则起源于 19 世纪后半叶。如果说现代新药发现伴随着生物碱的分离纯化而来,与此同时发展起来的染料工业,则与生物碱的合成有直接的联系。

德国化学家奥古斯特·威廉·冯·霍夫曼( August Wilhelm von Hofmann ,1818 —1892 )师从李比希(Liebig ),于 1845 —1865 年在英国伦敦担任皇家化学院(今天的伦敦帝国大学的一部分)首席教授,他开创性地合成了多种重要的工业有机化合物,他对苯胺的研究为苯胺染料工业奠定了基础。

奥古斯特·威廉·冯·霍夫曼

他的一个学生查尔斯·布莱福德·曼斯菲尔德( Charles Blachford Mansfifield ,1819 —1855 )从煤焦油中分离出了苯,另一个学生威廉·亨利·珀金(William Henry Perkin ,1838 —1907 )则成为染料工业的先驱。

威廉·亨利·珀金

1853 年,15 岁的珀金来到皇家化学院学习,霍夫曼指导他进行奎宁的合成研究。1856 年复活节假期里,霍夫曼回到了德国度假。珀金自己在实验室用重铬酸钾氧化苯胺,得到了一些黑色的固体,他在用乙醇清洗实验室时,发现黑色物部分变红。

喜欢绘画的珀金对此很感兴趣,他找了几个朋友,瞒着霍夫曼偷偷在自己的花园小屋里做进一步实验。经过研究,他们发现原来合成了苯胺紫( mauveine ),它可以作为一种很好的染料,并且原料是煤焦油中的蒽化合物,成本非常低。他们送出的几个染料样本也得到染坊的积极回应。

当时英国正值工业革命,纺织业发展,可是几乎所有的染料都是从天然植物中提取的,不但容易脱色,而且非常昂贵,尤其是紫色染料非常稀缺,这也是紫色成为贵族衣服颜色的一个原因。在珀金发现合成染料之前,英国每年进口染料就要达到 200 万英镑。珀金抓住商机,于1856 年 8 月在英国申请了专利,而后珀金与家人成立了「珀金氏公司」(Perkin & Sons ),开启染料工业的新天地。后来珀金又合成了其他的一些苯胺染料,如茜素(alizavin )。

德国巴斯夫公司也申请了茜素专利,甚至比珀金还早一天。 1868 年,阿道夫·冯·贝耶尔(Adolf von Baeyer ,1835 —1917 ,1905 年诺贝尔化学奖获得者)的两个学生,卡尔·格雷贝(Carl Graebe ,1841 —1927 ,后到赫奇斯特公司工作)和卡尔·利伯曼(Carl Liebermann ,1842 —1914 ,后来在巴斯夫担任研究主管)发现了茜素这种天然染料的结构,并申报了专利。专利转让给了巴斯夫公司,公司的海因里希·卡罗(Heinrich Caro ,1834 —1910 )又开发出一种合成工艺。

巴斯夫公司迅速大批量推出这一染料,成为当时欧洲首屈一指的化学公司。 1874 年,珀金公司的染料年产量达到 435 吨,可巴斯夫与赫奇斯特两家公司的产量达到了 1000 吨。特别是赫奇斯特,喜欢采用倾销策略。面临激烈竞争,珀金出售了自己的公司。英国在染料工业领域的竞争中败给了德国。

染料工业的发展进一步促进了化学合成技术的进步。很多染料公司,特别是德国染料公司,开始进军医药行业,又推动了医药工业的发展。

约翰·察赫( Johann Zacherl ,1814 —1888 )是奥地利制药工业家。他在慕尼黑完成了学业,并经常去第比利斯山区旅行。在那里,他发现当地居民把一种除虫菊属植物的花朵做成粉末,作为除虫剂,经过考察,他于 1842 年开始生产这一产品。1855 年,他与儿子在维也纳成立了企业,他们把除虫菊属植物的花朵和叶子晒干,用乙醚提取出有效成分,再加入五倍体积的精馏酒,就生产出除虫粉喷剂,商品名「察赫灵」(Zacherlin )。世界各地还有其他的除虫剂,但当时所有除虫剂的效果均有限,没能产生世界知名的品牌,直到后来的 DDT 。

DDT, 化学名为双对氯苯基三氯乙烷(dichlorodiphenyltrichloroethane )。于 1874 年首次被合成。保罗·赫尔曼·穆勒(Paul Hermann Müller ,1899 —1965 )于 1939 年发现它是一种特效杀虫剂。因这一发现,穆勒获得了 1948 年诺贝尔生理学或医学奖。但因DDT 造成环境污染和生物危害,其被多数国家禁用或控制使用。

在 19 世纪初期,作为商品的化学品不过几百种。有机化学家集中的地方是德国,以李比希学派为中心,大量的有机化学家分离、合成数以万计的新化合物,极大地开辟了化学界的研究范畴。

欧洲商人和化学家们积极地发现各个化合物的商业用途,争先恐后申请专利。很多化学品公司相继成立,为食品、印染、洗化、医药、纺织、制革、造纸等行业提供原料和试剂。其中李比希就学以致用,研究农业土壤中的化合物,开创了农业化学,发明了好几种农业化肥,提高了农业生产率。

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文源:【新药史话:从万能药到生命科学前沿】

作者:彭雷

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