首创人工合成尿素

首创人工合成尿素

在人类所认识的物质世界中，有生命活动的物质是最奇妙的了。它们能够生长、繁殖，能够进行新陈代谢和遗传变异；它们有生有死，有全然不同于无生命物质的许多性质，因而构成了一个神秘的生物世界。

人类认识客观世界的发展过程，首先是从无生命世界开始的，然后慢慢地过渡到有生命世界。近代化学在1824年人工合成了尿素。尿素的出现是人类历史上第一次从无机物人工合成有机物的革命性突破，从而揭开了有机化学的崭新篇章，使人类探索之光照亮了有生命的物质世界。

生物世界蚂蚁

海底世界

1828年，28岁的德国化学家弗里德利希·维勒用无机物氯化铵和氰酸银反应，首次确认制成了有机化合物尿素。

维勒出生于德国一个医生家庭，从小爱好化学，经常偷偷地按照书本上的叙述做化学实验。维勒读完大学的化学课程，又前往瑞典的斯德哥尔摩，成为世界著名化学家贝采利乌斯的学生。

生物世界中植物的生长

维勒大学毕业后一直在研究氰酸和氰酸盐。一天，维勒读到德国化学家尤斯图斯·李比希的文章，得知李比希正在进行同自己相似的研究。他立即与李比希通信联系，很快两人成了研究同一课题的和平竞赛者，最终成为亲密的伙伴。

维勒

法国卓越的化学家盖·吕萨克确定了氢氰酸和氰根的组成之后，许多化学家对氰的性质进行了研究。结果表明，它与氯离子在性质上很相近，用强碱与氢氰酸作用时形成一种盐。后来，维勒对氢氰酸与汞的氢氧化物进行作用，制得了氰酸汞。维勒对氰酸汞进行较长一段时间的系统研究。

盖·吕萨克

思考中的李比希

当维勒读到李比希的文章时，不禁大吃一惊。因为他和李比希研究同一种物质，都是氰酸汞，但得到的结果却根本不同。李比希制得的氰酸汞称为“雷酸汞”，因为此盐具有极猛烈的爆炸性质，有时在进行化学合成过程中，稍有不慎就会引起爆炸。然而，维勒所制得的氰酸汞则根本不爆炸。是不是其中一个人的研究出现了错误？按照人们通常的看法，如果甲对一个事物的认识是肯定的，乙对同一个事物的认识是否定的，那么，其中一个人是正确的，另一个人则必然是错误的。

李比希认识到的氰酸汞具有爆炸性，而维勒认识到的氰酸汞不具有爆炸性，两个人的结论截然不同，其中一个人必然是错误的，不是李比希，就是维勒。

两个人都想用实验证明对方的认识是错误的。这是一场智慧的竞赛，是拓宽人类认识领域的竞赛，不论谁获胜或失败，都将推动化学发展的进程。

维勒在深入研究氰酸盐的过程中，于1824年首先制取了氰酸铵。他将氨溶液与氰酸混合，然后把混合液进行蒸发，这时反应形成的盐便结晶而出了。

维勒在得到氰酸铵不透明的晶体后，准备进行容量分析。按照常理，这个新物质溶于水之后，溶液应该呈氨和氰酸的特征反应。然而使他奇怪的是，这个晶体既没有出现氨的反应，也没有出现氰酸的反应。无论维勒怎样将这种晶体的水溶液与氢氧化钾一起加热，始终也没有出现氨的气味。同时，不管他做过多少次实验，也没有看到氰酸的影子。

维勒疲倦地想着：“我得到的东西到底是什么呢？”当然，在家庭实验室里，对这个复杂的问题很难得到解答。“必须有个像样的实验室才行！”可是，只有当上化学教师以后，他才可能有理想的实验室。

从瑞典留学回来，维勒一直呆在家里，埋头做化学实验和研究。如今他决定出去工作，寻找一间实验室。维勒来到柏林，接受了柏林工艺学校校长的聘请，担任薪金很低的化学教师。本来维勒可以在其他学校得到更高的薪金，然而他感到工作环境和研究条件比薪金更重要。他看中了工艺学校的化学实验室。

维勒一家

白天繁重的教学任务完成之后，维勒顾不上休息，晚饭后立刻奔向实验室。那里还有好些工作等着他去做呢！年复一年，在紧张忙碌的4年里，维勒精确地研究了氰酸与氨的化合，不断地分析那个本来应该称作“氰酸铵”的晶体。通过实验，数据越来越精确了。氮、氢、氧和碳的百分比含量，都确凿无疑了。一天，维勒把氰酸铵的所有数据整理完毕时，他惊呆了。望着这四种元素的含量比例，他陷入了往事的回忆……

20岁，维勒中学毕业，他已经不再是那个又高又瘦、长着煽风耳朵、滑稽淘气的孩子，而是一位身材颀长、举止文雅的青年了。秋天，他考入马尔堡大学，按照父亲的意愿学医。维勒喜欢紧张充实的大学生活。他如饥似渴地认真学习，所有的功课都在白天完成。每天傍晚，只要一回到住所，就满怀激情地投入化学实验。他每天都做实验，如果有一次不做实验，就无法入睡。女房东把房间打扫得干干净净、井井有条，但他却感到不舒服。维勒的第一项研究成果，就出自这大学生的寄宿宿舍。

大学二年级时，维勒发表了第一篇化学研究方面的论文，登载在《吉尔伯特年鉴》上。尽管文章很短，却受到欧洲“化学巨人”贝采利乌斯的充分肯定。

论文的发表和贝采利乌斯的鼓励，更坚定了他从事化学研究的信心。不久，维勒转学进入海德堡大学。他向往德国著名化学家列奥波德·格美林，当时格美林被人们誉为“海德堡的贝采利乌斯”。然而，维勒请求听格美林教授的课时，竟遭到回绝。但是他同意维勒去他的实验室工作。能够被允许在格美林实验室里工作，真是喜从天降。这是维勒以前连想都不敢想的特殊荣誉。

海德堡大学——维勒曾在这里读大学

维勒从初中时就进行自学，所以在化学方面取得了巨大的成就。后来在海德堡大学，他的学识不仅赢得了格美林的赞扬，而且受到蒂德曼的垂青。这两位不同专业的著名学者都希望指导维勒，最终不得不采取折中方案，让维勒研究生理学中的化学问题。根据蒂德曼教授的建议，维勒研究有机体新陈代谢中排泄废物中占首位的化学物质——尿素。这种物质是无色的晶体，易溶于水。维勒分离出纯净的尿素，并在格美林的指导下，对它的化学成分作了全面分析。他查明了尿素的一些重要性质以及在人体中的生理作用。格美林教授的分析方法异常先进，维勒分别精确地测定出尿素中氮、氢、氧和碳的成分，得到了一批数据……

维勒与过去尿素分析的原始记录进行比较。两个数据一比较，问题出来了。目前研究的“氰酸铵”就是自己上大学时研究过的尿素！两者的实验数据完全吻合。根据理论计算，氰酸铵和尿素的百分组成是一样的。实验的研究也先后证实了这一点。所不同的是，以前研究的尿素是人和动物的产物，而现在却是从无机物中制得的尿素。维勒心想：“如果在实验里可以合成出这种有机物，那么为什么不能合成出其他的有机物呢？尿素的合成证明，有机物可以在实验室里合成出来，只要找到合成所必需的条件就行。”

为了证实自己的观点，维勒又做了一系列的实验，分别用不同的无机物，通过不同的途径，都合成了尿素。1828年，维勒发表了总结性论文——《论尿素的人工合成》，他告诉人们，用氯化铵溶液和氰酸银反应合成尿素是最佳的途径。

尿素的人工合成对有机化学合成具有重大意义。它打破了无机物和生命物质之间的绝对界限，从而使科学家破除了“有生命物质不能人工合成”的错误认识，使人类进入了用化学合成模拟生命物质变化过程的研究阶段。因此，维勒的成功引起了科学界的广泛重视。

在维勒人工合成尿素的启发下，科学家们立即开始了有机合成实验。1845年，德国化学家柯尔伯用木炭、硫磺、氯及水做原料，人工合成了有机物醋酸，接着人们又合成了葡萄酸、柠檬酸、苹果酸等一系列有机酸；1854年，法国化学家贝特罗人工合成了油脂类物质；1861年，俄国化学家布特列洛夫用多聚甲醛和石灰水作用，第一次合成了属于糖类的物质。

维勒挂像

19世纪末，人类已经能够合成绝大多数简单有机物质，为20世纪科学家合成生物高分子奠定了牢固的基础。进入20世纪以来，人类已经成功地合成了蛋白质、核酸等生物高分子，创立了遗传工程，向人工合成生命物质又迈进了一大步，形成了浩浩荡荡的生物科学研究洪流。然而，这所有的一切都起源于19世纪20年代维勒的人工合成尿素。

仅次于选择益友，就是选择好书。

——考尔德