1981年諾貝爾化學獎得主福井謙一和霍夫曼

 　　福井謙一(Fukui Keniehi)，日本化學家，1918年10月4日生于日本奈良。1941年畢業于日本京都大學工業化學系，后人工學院學習并獲工學博土學位。此后在京都大學工學院石油化學系任教。1951年后一直擔任該校物理化學教授至退休。福井謙一主要從事碳氫化合物化學方面的研究工作，同時對量子化學研究作出杰出貢獻。早在1940年，他對化學作為一門如果不進行實驗就什么也不明了的科學很有感觸。他希望能設法把這樣過于經驗性的化學特征變得理論性些。從那時起他開始學習量子力學，試圖將量子力學引用來說明化學的經驗事實。經過多年的試驗驗證，1952年他提出電子軌道概念并與試驗結果結合起來。在伍德沃德與霍夫曼提出分子軌道對稱守恒定律后，福井謙一研究借助于圖形表示軌道性質、軌道圖形的“圖解量子化學”方法，使量子化學省去大型繁瑣的計算，用特定的軌道圖形方法研究和掌握量子化學。1962年他曾以論文“共軛化合物的電子狀態及其化學反應的關系”而獲得日本科學院的獎賞。他提出的“前線軌道”概念，并把它發展成為了解分子反應能力和反應過程的強有力的理論。因而，福井謙一同美國的霍夫曼共獲1981年諾貝爾化學獎。他是榮獲諾貝爾化學獎的第一位日本化學家。福井謙一30年從事量子化學研究，發表論文500余篇。1981年在中國出版了他的專著《圖解量子化學》。他在書前致中國讀者中寫到：在電子學說中起核心作用的電子密度這一概念，當然應與量子力學相結合，若從原子——分子體系受量子力學原理所支配來考慮，就立刻可以理解這一點的。事實上，在1935年，取代苯的反應性已可應用量子力學所求得的電子密度分布來加以說明了。但是，電子學說也有其難處。在說明諸如萘那樣的不具有取代基的芳香族烴的反應性時遇到了困難。這種化合物，其取代反應，無論對于富電子反應試劑，還是對于缺電子反應試劑，都是在同樣的位置上發生。我想，這個課題對于想要將量子理論引用來說明化學的經驗事實的我來說，是再好不過的一個課題。我不像以往那樣，把電子密度作為全部電子的和來求得，而是嘗試僅取出在跟富電子試劑和缺電子試劑分別反應中，具有特別意義的特定軌道的密度來計算看看。結果出乎意料，這些軌道的擴展方式跟反應性的對應關系相當好。1952年起陸續發表了這些結果，從此，所謂“軌道”這一概念的性質之一開始跟實驗結果結合起來了。

　　特定軌道的性質中，特別是特定軌道節面構型跟化學反應實驗結果的相結合，是其后直至1964年的事。直接的反應示例是Diels—Alder反應。1965年，Woodward和Hoffman將其推廣到一般的環式反應。這樣就明確了：特定軌道的擴展方式跟化學反應的經驗是具有密切關系的。換句話說，借助于以圖表示這樣的軌道性質、軌道圖形(0rbital Ponem)，而直觀地說明、推定實驗事實理應是可能的。

　　化學，特別是對于具有復雜特性的有機化學，通常是應用基于實驗結果的類推這一手段來進行研究。類推時，具有一定理論根據的概念可作為基礎。前述的有機電子學說中的總電子密度，以及后述的特定軌道方法中的軌道圖形的想法，可分別作為其基礎概念而被應用。這種軌道圖形方法的應用范圍逐漸擴大，不僅涉及到反應論，而且似乎也波及到構造論和物性論。即使在學術論文中，畫特別軌道圖的情況也常常出現了。

　　另一方面，計算機的發展和量子化學計算方法的進步使得進行精確度非常高的能值計算成為可能，幾乎大有無止境之勢。在有關分子能量的問題上，即使說有時計算的精確度已經超過實驗的精確度也不過份。因此，完全非經驗性地理解化學的經驗事實，至少對于某種問題來說，在原理上，或許可以說是可能的吧。

　　但是，使用大型計算機完成這樣大規模的計算決不是一件容易的事，需要花費許多的時間和經費。將理論計算引人化學的領域是個很好的想法，但如果為此，而必須一一進行大型計算的話，那么，量子化學的價值或許就減半了。將化學的經驗特性變成理論特性的努力應該朝著這樣的方向發展，即使實驗工作者也能容易掌握和運用量子化學這一手段。

　　使用特定軌道的圖形方法，正是為了這一目的。軌道圖形所具有的本質特征是，即使不進行那么精密的計算，也大多可以給出接近真實情況的信息。有時，即使不進行像樣的計算，甚至也可以得到關于軌道的重要特性的知識。余40年前的心愿，即欲將具有難以推測之特性的“化學”這一學科對于經驗的依賴性，哪怕是減少一些也好的希望，看來借助于普及運用軌道圖形這種簡便的方法而達到了。

　　霍夫曼(Roald Hoffmann)，美國化學家，1937年7月18日生于波蘭。

　　美國康奈爾大學教授，主要從事物質結構的研究。在固體與表面化學方面有突出貢獻。1965年他與伍德沃德共同提出了分子軌道對稱守恒定律(原理)。此原理在解釋和預示一系列化學反應和產物上具有指導作用，使化學鍵理論進入研究化學反應的新階段。20世紀70年代，由于對有機導體的共同興趣，他曾與R·B·伍德沃德再次合作，直到1979年伍德沃德去世才使合作中斷。霍夫曼曾在瑞典斯德哥爾摩大學和龍特技術大學講學，擔任瑞典科學研究協會講座教授。霍夫曼因提出分子軌道對稱守恒原理而與日本東京都大學的福井謙一教授共同獲得了1981年諾貝爾化學獎。霍夫曼也曾培養了華人學生并與他們合作。他的專著《固體與表面》，就是由他的學生李靜等譯成中文在中國出版。霍夫曼教授在該書前致中國讀者中寫到：我非常高興地歡迎你們踏人固體和表面的世界。長期以來，這個領域，…與分子相脫節。在本書中我所盡力去做的是定性地說明如何運用前線軌道的概念對擴展材料進行分析。這種概念在分子有機和無機化學中已證明是非常有用的。我的目的是向你們提供一種相通的思考方法，因而我們能基于同一觀點研究所有物質，從最簡單的分子到最復雜的固體。