梅隆團隊（3）— —《先驅四十年》連載

（來源：有機硅）

有機硅公眾號連載道康寧專著

《先驅四十年》之五十七

第四章第十一節  梅隆團隊（3）

Speier博士‌

1947年6月，John Speier獲得匹茲堡大學博士學位，其研究成果形成7項美國專利和3篇出版物。

1947年秋，Ruth Zimmerman加入Speier博士團隊，極大推動了有機官能團研究工作。她很快熟練掌握分析提取、物料平衡和物性研究技術，隨后她兼職就讀於匹茲堡大學，並最終獲得化學學士學位。

Speier博士持續研究硅上的氯烷基基團長達三年半，這項成果產生了一項涵蓋溴代化合物製備的專利（用溴替代氯作為反應劑）及多篇出版物，包括兩篇關於氯化研究結果的論文。

作為有機官能硅氧烷研究的延伸，Speier博士開發出用三甲基氯硅烷"保護"活性羥基、巰基（硫醇）或氨基的方法，使得在對分子其他部位進行合成操作時這些基團保持惰性。完成相關操作后，可移除三甲基氯硅烷"阻斷劑"，獲得含原有活性基團的產物。

這一發現至關重要，具有巨大的潛在應用價值。藥物開發常涉及含多個活性基團的複雜分子，化學家常需在不影響其他基團的前提下針對特定基團進行操作——保護機制的發現使之成為可能。該技術發表於《美國化學會志》，並獲得14項美國專利，覆蓋多種此前無法獲得的硅基取代醇類和酚類。

1949年秋，John Noll加入Speier博士團隊，共同開始系統研究硅基取代胺（—NH2）的合成。該過程並不簡單：一條成功路線採用格氏法，從氯烷基出發與烷氧基胺反應；另一路線是特定烷胺與氯烷基反應形成鹽酸鹽，該鹽酸鹽與鹼反應生成硅基胺。

1950年春，Jim Webster加入Speier博士團隊，在梅隆研究所前臺階下搭建"胺類反應裝置"，旨在加壓條件下使揮發性胺類（特別是液氨）發生反應，大規模製備氨烷基硅氧烷衍生物以供商業應用評估。Webster特精於此道，成功製備出多種化合物並使其產量升級。但米德蘭總部對此未顯現興趣，這些化合物被視為"普通化學品"而非有機硅產品，其應用價值始終未被探索。

1951年1月，該裝置被改造用於製備硅氮烷（具有Si-NH-Si骨架的化合物），由氯硅烷與氨反應生成。此前雖有過少量製備，但未進行系統研究。硅氮烷與醇、酚、硫醇及HCN反應生成烷氧基硅烷、硅硫醚（-Si-S-Si-）和氰基硅烷（-Si-CN）。其應用之一是通過處理氣相二氧化硅表面的硅醇結構（-Si-OH）——該獲專利保護的工藝用於製備道康寧稱為"J填料"的補強材料，可防止脆性硬化並產生更高強度的SILASTIC®。

硅氮烷的重要應用是作為保護劑，如同三甲基氯硅烷能阻斷分子末端羥基防止進一步反應，六甲基二硅氮烷可實現相同效果，且具有使用簡便、毒性更低、腐蝕性更弱的優勢。通過使活性基團與三甲基氯硅烷（(CH3)3SiCl）和六甲基二硅氮烷（[(CH3)3Si]2NH）的混合物反應，硅氮烷能保護分子中任何活性基團。該過程已獲專利，現被眾多分析和合成化學家廣泛使用。

Speier博士在有機官能化合物領域的工作代表了有機硅化學領域的重大突破。本質上，Speier使得在浩如煙海的有機化合物（可能達百萬種）中製備含一個或多個硅原子的化合物成為可能。僅在生物活性有機化合物這一領域，有用化合物的數量就可能達數萬種。通過引入硅元素，該數目將大幅擴展，為發現未知活性、開發新型藥物帶來激動人心的潛力。

禮來公司（Eli Lilly and Company）

1951年12月15日，Speier與McGregor前往印第安納波利斯，與禮來公司研究團隊會談，Speier向公司多個部門講授了有機官能硅烷的合成技術。

當日離開前，雙方就開展廣泛合作研究硅原子對有機分子生物活性的影響達成共識，這將是又一次未知領域的探索。此前7年間Speier團隊製備了數百種有機官能化合物，但據其所知無人研究過這些化合物的生物活性。

禮來公司迫切啟動研究，Speier博士提供24種化合物（醇類、酚類和胺類及其衍生物）供其研究。禮來專家採用自選方式測試活性，並通過定期會議向Speier反饋研究成果。

與禮來公司的聯合項目持續了三年，期間Speier向禮來提供了94種純化合物。部分產品展現出商業化前景，但該項目在 Collings 博士任期的早期被終止，最終無一實現商業化。

待續............