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廖世健
廖世健，物理化学家。毕业从事科学研究工作，其研究领域比较广泛，先后从事过多相催化、表面化学、燃烧与火焰、齐格勒型催化剂和烯烃聚合、络合催化、均相催化剂的多相化、金属有机化学、纳米材料的合成和纳米化学以及有机高分子膜催化、络合催化中双金属协同效应等方面的工作。除此之外，也开展应用方面的工作，研制出许多有应用前景的高选择性、高活性的新催化体系，其中有些已转化成应用开发的成果。同时培养了一批研究生和科研骨干。
中文名：廖世健
国籍：中华人民共和国
出生地：上海
出生日期：1929年2月3日
职业：物理化学家
毕业院校：上海沪江大学
代表作品：《烯烃聚合的催化剂与工艺研究报告集》
人物生平
廖世健，1929年2月出生于上海，1952年沪江大学化学系毕业后，在中国科学院综合研究所（现长春应用化学研究所）钱保功、刘达夫研究员指导下，从事络合法分离提纯丁二烯和列别捷夫法催化合成丁二烯的研究，他们的工作为50年代初我国开发出第一批丁苯橡胶（中试放大规模）起到了重要作用。与此同时，他参加了东北人民大学（现吉林大学）唐敖庆教授主持的物理化学研究生班学习一年半（1953～1954年）。
50年代中国科学院招收的第一批副博士研究生学习期间（1956～1958年），廖世健在导师北京大学傅鹰教授指导下，研究了吸附过程中能量变化的规律，他对吸附一脱附过程存在的滞后圈的解释中，纠正了当时文献中有关滞后圈公式推导中的概念错误，提出了能够解释各种参数影响滞后圈大小的新公式。这一阶段的工作和学习经历为他以后的研究工作打下了扎实的基础。他回到长春应用化学研究所，从事燃烧与火焰的研究，并担任课题组长职务。为了适应当时生产的需要，又开始了天然气部分燃烧制乙炔和合成气的研究。除实验工作外，他还计算出火焰法制乙炔产率的理论极限，为当时层层加码对产率提出翻番的不适当要求指出了问题所在。与此同时，他还开展了火焰与燃烧的稳定性、火焰温度、火焰的传播速度等基础性研究，推导出与实验一致的气体初温对火焰传播速度的公式。
技术成就
1964年廖世健调入中国科学院大连化学物理研究所，他以极大的热情开始了火焰法合成HCN的研究，开创性地采用预混焰取得了高HCN产率，尾气可作合成气的新方法。在其后开展的炼厂气部分燃烧制乙烯、乙炔的工作中，以其丰富的科研经验，使实验很快由小试转入500吨的中试试验，其间正值“文化大革命”初期，他在工厂与工人同吃、同住、同劳动，历尽艰辛，终于使中试放大实验取得成功，可惜由于“文革”，中试放大成果未能转入工业生产应用。“文革”期间，上山下乡归来的他告别了高温火焰化学合成的研究，结合当时生产需要，开始了烯烃聚合和Ziegler型催化剂的研究。除实验室工作外，他们很快与具有中试规模生产装置的工厂相结合，在丙烯液相本体聚合中解决了不聚和暴聚的问题，使反应平稳进行，通过了中国科学院和辽宁省的鉴定，为以后丙烯液相本体聚合，在全国建立一系列中小型工厂并顺利投入生产奠定了基础。在应用研究的同时，他所领导的课题组，还开展了基础性的研究，例如氢气调节聚丙烯分子量的理论问题等成果，这类基础性研究能在文革期间进行，实属不多。此外，他们还开展了乙烯丙烯共聚制润滑油黏度指数改进剂，长链α-烯烃聚合制润滑油降凝剂新催化体系的研究。后者经鉴定已投入工业生产。“丙烯液相本体聚合”和“长链α-烯烃聚合制降凝剂”两项成果均获1978年全国科学大会奖和中国科学院以及省市的重大科技成果奖。1979年科学出版社出版了他们的研究成果，20多万字的《烯烃聚合的催化剂与工艺研究报告集》。此书成为当时工厂生产、科研和大学教学的参考书。1979年初廖世健获联邦德国洪堡基金会资助，作为新中国第一批洪堡基金研究成员之一赴德马普学会煤炭研究所（Ziegler催化剂和Fiescher-Tropsch合成的发源地）进行合作研究。从事温和条件下催化合成氢化镁的研究工作，得到的高活性氢化镁和镁粉可以作为中温储氢材料和用于合成反应的高活性试剂。此项工作是联邦德国煤炭研究所多年来取得的一项重要获奖成果，〔该成果已经经过中试放大，并与工厂合作，作为储氢材料（氢能汽车和太阳能利用）和高活性试剂取得实际应用〕。廖世健的贡献是通过系列实验和反应动力学研究，阐明了反应机理，进一步改进了催化体系，并发现催化反应的中间物蒽镁是蒽和镁之间的可逆反应。他的此项研究以及其他的研究成果曾先后在该所学术报告会上作过3次报告，与会者反映热烈，曾被所长、马普学会副主席Wilke教授喻为“古老的中国传统文化智慧与西方现代科学技术的结合”。廖世健先后3次赴联邦德国进行合作研究，历时4年。期间，他勤奋学习和工作，取得了许多重要科研成果，以其聪明才智为中国人民争了光。
廖世健十分重视对人才的培养。始终热情、耐心细致地与他的学生们讨论问题。他治学严谨，学术思想活跃，以自己的言传身教培养了一批优秀的中青年研究人才，许多学生都感受到与他讨论问题受益匪浅。他总能抓住问题的本质，并提出切实可行的解决方案。廖世健忠诚于祖国的科研事业，品格高尚，深受人们的尊敬。他的一位合作者说，廖世健不仅学问好，人品更好。
廖世健的理论基础坚实，科研思路开阔，他能敏锐地捕捉到有关研究领域新的有价值的生长点。80～90年代廖世健和他的合作者以及他所指导的研究生、访问学者们一起，在络合催化若干研究领域开展了工作，在基础和应用研究方面取得了新的进展：①成功地用络合催化法、常温常压合成出超高活性的碱金属氢化物，并发现产物颗粒是纳米尺度的，其异常的高活性主要是由于纳米尺寸（大比表面积）所致。研究了材料纳米尺寸和化学反应活性之间的定量关系，并将这些材料用于有机、无机、金属有机合成和催化反应。使某些以往常规材料（微米级）难以进行的反应得以顺利进行，并取得高的收率。在催化加氢反应中，通过纳米氢化钠和具有空间位阻大的配体的金属有机钛系化合物所组成的催化剂，得到活性极高、选择性专一的端烯加氢新催化体系，其催化活性（TOF）达到310S-1，催化剂效率（TO）则达到1.5×105。②通过有机高分子载体上官能团的变化、动力学计算、催化剂表征以及负载型催化剂在多种络合催化反应中的应用，研究了载体的调变作用，得到了一些新的结果和解释，也得到了一些高选择性、高活性和稳定性的有应用前景的催化体系。③在有机高分子负载型催化剂基础上，他们成功地试探并开展了兼具分离和催化性能的有机高分子金属络合催化膜反应，首次在有机高分子膜催化反应器中进行了高选择性的多烯加氢反应，并阐明了高选择性的原因。④在均相及均相多相化催化体系中，广泛考察了络合催化中双金属的协同效应，使催化剂的性能，尤其是选择性又有了进一步提高。讨论并解释了双金属协同效应对改进催化剂性能的原因。在均相及均相多相化催化中，引入双（多）金属催化的概念，扩大了调变这类催化体系性能的途径。在试验中还发现一些过去被认为是均相的催化体系，其活性物种实际上是在反应过程中原位形成的纳米尺度的胶体溶液，与传统的多相催化类似，这类催化剂也存在催化剂的制备方法问题。
在新的历史时期，廖世健面向经济建设的主战场，在基础研究中不放过应用开发的各种可能。在Ziegler型催化体系的研究中，将基础性工作成果转化为应用成果。研制出丁二烯环化三聚合成反、反、顺1，5，9-环十二碳三烯的高活性、高选择性催化剂并及时将技术转让给石油化工企业。在金刚烷催化合成的工业开发过程中，他们将基础性研究得到的概念运用到工业生产，使金刚烷的产率大幅度提高。廖世健在公开的学术刊物上共发表论文200余篇，申请专利6项。与其他学者合作，主编专著两部，翻译专著一部。他先后担任《化学通报》、《有机化学》、《分子催化》、《化学学报》、《中国化学》、《催化学报》等学术刊物的编委，他所主持的研究成果曾获两项全国科学大会奖、中国科学院和省、市的重大科技成果奖、中国科学院自然科学二等奖和科学技术进步三等奖。廖世健共指导培养硕士研究生21名，博士研究生10名。
廖世健学问渊博兼有综合的知识结构。他有谦逊的合作精神，不仅与同代人而且与年轻的不同代人都能很好地交流和合作。他淡于名利、豁达大度的高贵品质，受到同事和学生的尊敬和爱戴。现他虽已届古稀之龄，仍孜孜不倦地为我国科研事业辛劳着。
简历
1929年2月3日出生于上海市。
1948-1952年在上海沪江大学化学系学习
1952-1955年在中国科学院长春应用化学研究所任研究实习员
1956-1958年中国科学院北京化学研究所副博士研究生，后兼课题组长
1959-1964年在中国科学院长春应用化学研究所任助理研究员、课题组长
1964—1999年在中国科学院大连化学物理研究所先后任助理研究员、副研究员、研究员、博士生导师（1986年）、课题组长、研究室主任。其间经洪堡基金会等资助，三次赴联邦德国马普学会煤炭研究所作为访问学者和客座教授，进行合作研究达四年（1979-1990）。
主要论著
1廖世健，焦华娟，吴昌贤等.火焰法合成氢氰酸的研究.科学通报，1966,17(3):129；SynthesisofHydrogenCyanidebyFlameProcess.KexueTongbao(ForeignLanguageed.),1966,17(4):170
2BogdanovicB.,LiaoShijian,SchwickardiM.,etal.KatalytischeSynthesevonMagnesiumhydridunterMildenBedingungen.Angew.Chem.,1980,92(10):845；CatalyticSynthesisofMagnesiumhydrideunderMildConditions.Angew.Chem.,Int.ed.Engl.,1980,19:818
3BogdanovicB.,LiaoShijian,MynottR.,etal.RateofFormationandCharacterizationofMagnesiumAnthracene.Chem.Ber.,1984,117:1378
概说
化学键的断裂与形成是化学研究领域中最基本的问题，研究碳-碳键的断裂与形成规律是有机化学中需要解决的核心问题之一，碳－碳双键和三键的键能与碳－碳单键相比要高得多，因此要切断前者并使其按照希望的方式重新结合，则需要更高的能量，所以寻找适当的催化剂实现上述转化，成为化学家近半个世纪的挑战课题。烯烃复分解反应，是指在金属催化下的碳－碳重键的切断并重新结合的过程。按照反应过程中分子骨架的变化，可以分为五种情况:开环复分解、开环复分解聚合、非环二烯复分解聚合、关环复分解以及交叉复分解反应。由此可以看出，烯烃复分解反应在高分子材料化学、有机合成化学等方面具有重要意义。根据美国《科学观察》所列举的化学领域的最热门课题，钌（Ru，－种稀有元素）金属络合物催化的烯烃复分解反应，在2001年中长期成为化学研究领域中关注的热点。
1．历史回顾
关于金属催化的烯烃分子的切断与重组，即烯烃复分解反应的研究，可以追溯到20世纪50年代中期。在以后的20多年里，所发展的催化剂均为多组分催化剂，如MoO3/ SiO2,Re2O7/A12O3,WC16/Bu4Sn等。但是，由于这些催化体系通常需要苛刻的反应条件和很强的路易斯酸性条件，使得反应对底物容许的功能基团有很大的限制。这些问题促使人们去进一步认识和理解反应进行的机制。20世纪70年代初期，Chauvin提出的烯烃与金属卡宾通过〔2+2〕环加成形成金属杂环丁烷中间体的相互转化过程，是目前被广泛认同的机制。在试图合成金属杂环丁烷化合物的过程中，导致了在20世纪70年代末、80年代初的烯烃复分解反应单组分均相催化剂的发现，如钨和钼的卡宾络合物，特别是Schrock催化剂用于催化烯烃的复分解反应，都取得了比以往的催化体系更容易引发、更高的反应活性和更温和的反应条件，更重要的是单组分催化剂的发现使得人们深入地研究催化剂的结构－性能关系成为可能，从而为发现新一代的、性能更优秀的催化剂奠定了基础。
2．第一代Grubbs催化剂的发现与应用
20世纪90年代以前的催化剂，以过渡金属（如钛、钨、钼等）卡宾络合物为主，尽管取得了一些成功，但这些催化剂大都对氧和水非常敏感，对含有羰基和羟基的底物也不适用，这样就限制了它们的广泛应用。一个突破性的进展是1992年美国加州理工学院的Robert Grubbs发现了钌卡宾络合物，并成功应用于降冰片烯的开环聚台反应，克服了其他催化剂对功能基团容许范围小的缺点，该催化剂不但对空气稳定，甚至在水、醇或酸的存在下，仍然可以保持催化活性。在此基础上，于1996年Grubbs对原催化剂作了改进，该催化剂不但具有比原催化剂更高的活性和相似的稳定性，而且更容易合成，成为应用最为广泛的烯烃复分解催化剂。
由于Grubbs催化剂的诞生，使得过去许多有机合成化学家束手无策的复杂分子的合成变得轻而易举。烯烃的开环复分解聚合反应已经成功应用于一些特殊功能高分子材料，如亲水性高分子、高分子液晶等的合成。关环复分解反应在许多复杂药物、天然产物以及生理活性化合物合成过程中，表现出了特殊的优越性和高效率，如Grubbs将关环复分解反应应用于环肽化合物以及超分子体系--索烃的高效合成；Nicolaou、Danishefsky等用于抗癌物质Epothilone A 及其类似物的合成，Martin用于抗癌物Manzamine A 的合成，其中在D环和E环的构筑过程中，两次运用关环复分解反应；Furstner 用于具有抗癌活性的Tricolorin A 和G及其类似物的全合成；Schreiber运用已改进了的催化烯烃交叉复分解反应，用于FK 1012的合成等。关环复分解反应在昆虫信息素Peachtwig borer的生产中己有应用，产量大于300千克，E值为0.87，具有较好的原子经济性。
3．第二代Grubbs催化剂的开发与应用
最近，Grubbs通过系统地对催化剂结构－性能关系进行研究，发现催化剂的活性与其膦配体的解离有关，认为催化循环过程中经过一个高活性的单膦中间体，根据这一设计理念，提出了以比膦配体具有更强给电子能力和更高稳定性的N-杂环卡宾配体代替其中一个膦配体，于1999年发展了第二代Grubbs催化剂。第二代Grubbs催化剂除了具有第一代催化剂的优点以外，更重要的是其催化活性比第一代催化剂提高了两个数量级，在开环复分解聚合反应中，催化剂用量可以降低至百万分之一，在关环复分解反应中，催化剂用量也仅为万分之五，同时选择性更高，对底物的适应范围更加广泛，催化剂的成本也更低。目前，第二代Grubbs催化剂己成功地应用于烯烃的开环复分解聚合反应，它不仅对于高张力的环状烯烃，而且对于低张力的环状烯烃以及空间位阻较大的多取代环状烯烃的开环聚合表现出特殊的高催化活性。在关环复分解反应中，特别适用于空间位阻较大的三、四取代烯烃。利用第二代Grubbs催化剂首次实现了通过交叉复分解反应合成三取代烯烃，并表现出好的立体化学选择性，这些都是第一代Grubbs催化剂所不能达到的。因此，可以预测，第二代Grubbs催化剂将获得更为广泛的应用，特别是应用于一些工业催化过程。
4．发展趋势与展望
经过近半个世纪的努力，金属卡宾催化的烯烃复分解反应已经发展成为标准的合成方法并得到广泛应用，Grubbs催化剂的反应活性以及对反应底物的适用性已经和传统的碳－碳键形成方法（如Diels-Alder反应、Wittig反应，曾分别获得诺贝尔化学奖）相媲美。从其发展历程可以看出，每一次研究的突破，无不归因于长期坚恃不懈的基础研究积累，从而不断地创新，广泛的应用前景是其能成为一个热点领域的根本动力。
尽管烯烃复分解反应的研究已经取得了很大突破，但仍然存在不少挑战。首先，目前的催化体系，对于形成四取代烯烃的交叉复分解反应以及桶烯的开环聚合还不能有效地实现，钌的催化体系还不能适用于带有碱性官能团（如氨基、氰基）的底物，烯烃复分解反应中的立体化学问题、特别是有关催化不对称转化（尽管使用手性Mo催化剂已经实现了开环聚合反应的动力学拆分）的问题还没有很好地解决，关于交叉复分解反应中产物的顺、反异构体的选择性控制，虽然对于某些特定的底物已经取得了一些成功，但还没有普遍的规律可循；另外，烯烃复分解反应的工业应用还很少。所有这些都是需要解决的问题，其关键是在基础研究方面能否有进一步突破，特别是在催化的效率、选择性等方面。
2005年的诺贝尔化学奖颁给了3位在烯烃复分解反应研究方面做出突出贡献的化学家伊夫·肖万、罗伯特·格拉布和理查德·施罗克。
注：形象地表示一对舞者（烯烃），在催化剂（金属卡宾）作用下，和另一对舞者（另一烯烃）连成环状，接着相互改变搭档（形成两个新的烯烃）。
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