第一位合成有机物的科学家——维勒
第一位合成有机物的科学家——维勒
人类认识和利用有机化合物的年代比较早，在古代已经会酿酒、制醋、染色、造纸、制糖等。但对有机化合物却长期缺乏认识。直到19世纪初，化学家还以为有机体(植物和动物)内的含碳的化合物乃是由奇妙的“生命力”所造成的，而人力是不能制造出有机化合物的。这种不正确的观念一直到1828年，才被德国化学家维勒所动摇，他用人工的方法从无机物氰酸铵制得了由人体内排泄出来的一种含碳、氮、氢、氧的有机化合物——尿素，这是历史上第一次在离开了“生命力”的条件下合成出来的有机化合物。
维勒对于“生命力论”这严重的一击，为使有机化学成为一门独立的分支学科奠定了基础，在科学史上具有很大的价值。
1800年7月31日维勒出生于德国梅因河畔法兰克福城附近的埃希海姆村。他的父亲平素喜欢研究大自然和做各种各样的实验，因此也希望自己的儿子具有同样爱好和才能。维勒在法兰克福大学预科学习时，成绩虽然平平，但是对收集矿物标本和做化学实验这两件事却很感兴趣。在他的房间里放着一些木箱，里面装满了各种岩石和矿物的标本，屋子里还有一堆做化学实验用的仪器药品，维勒则经常埋首在这些标本和仪器之中。
1819年，当维勒19岁时，进入马尔堡大学攻读医学。由于想在著名无机化学家格曼林手下做研究工作，维勒在马尔堡大学学习1年以后，又转入海德尔堡大学学习，1823年他以优异的成绩获该校医学博士学位。格曼林教授发现维勒在化学实验方面具有卓越的才能，因此，在维勒毕业之前劝他放弃医学而专门从事化学研究，并到贝采里乌斯那里去留学。
维勒专门写信给瑞典化学大师贝采里乌斯，请求能够在他的实验室内工作。在得到了贝采里乌斯的允许之后，维勒来到斯德哥尔摩，贝采里乌斯指定他做沸石的定量分析，这是一件难度很大的分析工作。这位导师亲自手把手地指导他的学生做实验，每当维勒操作得过快时，贝采里乌斯就对他说:“快是快，但工作可不大好!”俗话说，严师出高徒，维勒虽然只在斯德哥尔摩做了1年的研究工作，但是老师的教导却对他的终身事业发生了很大的影响。
1825年，维勒回到了德国，在柏林工业学院讲授化学。过了2年，他就做出了一个重要的贡献，制出了金属铝。在维勒之前，丹麦化学家和矿物学家厄斯泰德将氯气通过红热的木炭和铝土(氧化铝)的混合物，制得了氯化铝，然后让钾汞齐与氯化铝作用，就得到了铝汞齐。将铝汞齐中的汞在隔绝空气的情况下蒸掉，就得到了一种金属。现在看来，厄斯泰德所得到的金属只不过是一种不纯的金属铝。
厄斯泰德是维勒的朋友，他把制备金属铝的实验过程和结果告诉了后者。于是，维勒开始重复厄斯泰德的实验，发现钾汞齐与氯化铝发生反应以后，能形成一种灰色的熔渣，当将熔渣中所含的汞蒸去掉后，得到了一种与铁的颜色一样的金属块。把这种金属块加热时，它还能产生钾燃烧时生成的烟雾。维勒写信给他的老师贝采里乌斯，告知已重复了厄斯泰德的实验，但制不出金属铝，并提出这不是一种制备金属铝的好方法。
维勒只好从头做起，设计自己的方法，他将热的碳酸钾溶液与沸腾的明矾溶液作用，将所得到的氢氧化铝经过洗涤和干燥以后，与木炭粉、糖、油等混合，并调成糊状，然后放在密闭的坩埚中加热，得到了氧化铝和木炭的烧结物。将这种烧结物加热到红热的程度，通入干燥的氯气，就得到了无水氯化铝。维勒将少量金属钾放在铂坩埚中，然后在它的上面覆盖一层过量的无水氯化铝，并用坩埚盖将反应物盖住。当坩埚加热以后，很快就达到了白热的程度，他认为反应已经完成，等坩埚冷却之后，他把坩埚投入水中，发现坩埚中的混合物并不与水发生反应，水溶液也不显碱性，可见坩埚中的反应物之一——金属钾已经完全作用完了。剩下的混合物乃是一种灰色粉末，它就是金属铝。维勒所制得的金属铝虽然很少，但是却是一个重大的创造。此外，他还用相同的方法制得了金属铍。
由于维勒可以称为最初分离出金属铝的化学家，所以在美国威斯汀豪斯实验室工作的埃尔赛曾经铸了一个铝制的维勒挂像。事隔1年之后，维勒又于1828年做出了他生平最大的贡献，他用氰酸铵合成了尿素，第一次冲击了当时在有机化学界流行很广的“生命力论”。维勒的研究动摇了“生命力论”的理论基础，被认为是有机化学发展的里程碑之一。
18世纪末到19世纪初，在有机化学和生物学领域内流传着一种“生命力论”，这种理论认为，动植物有机体内存在着一种生命力，只有依靠这种生命力，有机化学家才能制造出有机化合物，即有机物质只能在动植物的有机体内产生。在化学实验室里，化学家只能合成无机化合物，但绝不能合成出有机化合物，特别是不能从无机物质合成有机物质，“生命力论”的拥护者认为这是一条不可逾越的界线。
维勒的二位老师格曼林和贝采里乌斯也都是生命力论的信奉者，他们都认为能够人工制备的只有无机物而不包括有机物，尽管一种有机化合物可以转变为另外一种有机化合物，但是没有一种有机化合物能够以人工的方法用组成它的元素制得。例如，糖是广泛存在于植物界的一种有机化合物，有机化学家可以通过发酵的方法把糖转变成乙醇，乙醇又能转变成醋酸和其他有机化合物，但是，它们之中的任何一个都不能用人工合成的方法从组成它们的元素制备出来。
只有维勒利用自己的实验结果，以无可辩驳的事实证明了有机化合物尿素可以从无机化合物氰酸铵制得，而“生命力论”的拥护者从来就认为尿素纯粹是动物的产物，是在“生命力”控制下产生出来的。维勒的研究成果恰恰打中了“生命力论”的要害。(https://www.daowen.com)
1828年维勒总结了各种人工合成尿素的方法，发表了论文《论尿素的人工合成》，文章介绍了合成方法:①利用氯化铵溶液处理氰酸银并进行加热，可以得到一种白色的结晶物质，维勒以为这种结晶是氰酸铵，但是它又不显示氰酸铵所具有的性质;②用氨水处理氰酸铅，在分离掉氢氧化铅沉淀以后，也能获得一种白色结晶物质，其性质与用第一种方法制得的结晶相同。
这种白色结晶物质到底是什么呢?经过仔细的研究，维勒发现这种结晶具有有机化合物的性质。一开始，他认为这是一种生物碱，但是它又没有生物碱的典型反应，而是与普罗斯和普劳特所描述的尿素的性质一样。于是，维勒将自己合成的白色结晶物质与从尿中提炼出来的尿素相比较，结果发现它们是同一种物质。
1828年2月22日维勒写信给他的老师贝采里乌斯:“我告诉您，我已经能够制造出尿素，而且是不求助于动物(无论是人，或是犬)的肾。也许您还记得我和您在一起工作时完成的那些实验，当我尝试将氰酸与氨发生反应时，产生了一种白色结晶状物质，它既不像氰酸铵，也不具有氰酸铵的性质。当这种晶体用酸处理时，不会产生氢氰酸;它与碱作用时，也未发现氨的痕迹。”
尿素的人工合成虽然开始动摇了“生命力论”的基础，但是还是有不少的化学家提出，氰酸和氨的本身虽然都是无机化合物，但是它们却都是从有机化合物合成或提取出来的。
因此，从这个意义上来说，尿素的人工合成仍然没有能够完全摆脱动植物有机体即“生命力”的范畴，甚至连维勒本人也接受了这种观点。他说:“尿素的人工合成，可否认为是从无机化合物制备有机化合物的一个范例呢?值得注意的是，为了制得氰酸和氨，我们首先必须要有一种有机化合物。所以，哲学家们会说，碳是由有机化合物制得的，无论如何，由活性炭制成的氰的化合物总还保留有机化合物的某些痕迹。”
一直到了1845年，德国化学家柯尔柏利用木炭、硫磺、氯和水为原料，合成了醋酸这个典型的有机化合物。随后，人们又合成了葡萄酸、柠檬酸等一系列有机酸，进而还合成了属于油脂类和糖类的物质，从而彻底解决了由无机元素合成有机化合物的问题，使“生命力论”遭到彻底的破产。
维勒不但从氰酸铵人工合成了尿素，他还分析了氰酸银的组成，其中含氧化银77.23%，含氰酸22.77%。这一分析结果竟然与李比希对雷酸银组成的分析结果相当地吻合，后者的结果是雷酸银中含氧化银77.53%，含氰酸22.47%。但是氰酸银和雷酸银确实是两种性质不同的化合物，这种现象使维勒和李比希迷惑不解，甚至认为二人之中总有一个人的分析结果是错误的。
最后，还是化学大师贝采里乌斯解决了这个问题。他提出了“同分异构”的概念，认为氰酸银和雷酸银确实是两种化合物，它们的性质虽然不同(实际上是结构不同)，分子量和组成却是相同的，他把这种现象叫做同分异构现象，组成相同但性质不同的化合物称为同分异构体。
维勒制得的氰酸铵和尿素也是证明贝采里乌斯关于同分异构现象的实验依据，这两种化合物的分子式分别为N4HCNO和CO(N2H)2，一种是无机化合物，另一种是有机化合物，它们之所以不同在于二者的结构不同。
1832年维勒和李比希共同研究了苦杏仁油，发现了安息香酸基，从而发展了有机化合物的基团理论。共同的研究使维勒与李比希之间结成了永恒的友谊，在化学史上，他们二人的名字常常是联系在一起的。
1836年维勒被聘为格丁根大学的化学教授，在他的晚年，不但从事教学，而且还保持着一位实验化学家的本色，一直没有离开他的实验室和研究工作。
