库德那-丹麦选矿厂

当我们经常在社会上谈论科学时，我们有多少次在本科教学中嵌入关于我们制造的分子的风险、回报和长期环境影响的问题?也许我们应该多谈谈那些把我们带进黑暗角落的化学家。托马斯蚊推广汽油中的烷基铅添加剂，后来又开发氟氯化碳。格哈德-施发明了今天困扰我们的神经毒剂。的什么华莱士Carrothers是谁设计出了几种我们现在担心正在渗入我们食物链的聚合物?还有许多人被遗忘了，但却留下了持久的遗产。

化学家朱利叶斯·海曼就是这样一个人物，他发明了一些最有效、最持久的杀虫剂。1901年4月2日，他出生在密歇根州的特拉弗斯城，这是美国北部五大湖之一的一个小镇，是那些想要逃离芝加哥闷热夏天的人的热门避暑胜地。他的父亲赫尔曼是一名马贩子。当时的新闻剪报显示，赫尔曼的生意并不总是一帆风顺——1911年，一名愤怒的顾客以为他被骗了，朝他开了几枪。

高中毕业后，朱利叶斯搬到了芝加哥，1918年被录取攻读化学学位。1922年以优异的成绩毕业后，他去了德国莱比锡学习，可能是和亚瑟·汉茨(Arthur Hantzsch)一起。1925年，他在那里提交了一篇关于紫外分光光度法的论文。

获得博士学位回国后，他在芝加哥的纯石油公司找到了一份工作，该公司成立的目的是与标准石油公司抗衡。当时的一个关键问题是“破坏”油水乳液，海曼为解决这一问题申请了多项专利。

但他有更伟大的想法。1930年左右，他找到他的堂兄约瑟夫·雷根斯坦，他是一位成功的商人，并提议他们一起经商。用海曼的话说，他是“头脑”，而雷根斯坦是“金钱”。雷根斯坦同意了，并与船上的其他几个朋友和堂兄弟在1931年初成立了瓦诺尔公司，后来更名为维尔西科尔公司。海曼是20%的股东，同时也是副总裁兼研究总监，完全有自由裁量权来指导他喜欢的工作。所有员工都签署了一份保密合同;它还规定，所有知识产权属于该公司。关键是，海曼从未签署过这些协议。他在雷根斯坦的一栋建筑里建立了实验室，并开始招募化学家和其他受过技术训练的员工。其中有一位年轻的化学家，阿伯·阿尔·丹什。

秘密与生活

丹麦人是新移民。他原名阿夫拉姆·丹尼舍夫斯基(Avram Danishevsky)，父亲是药剂师，母亲是索邦大学(sorbonne)毕业的牙科技师。他的父母曾在乌克兰Mayachkà村经营一家药房兼牙科诊所。第一次世界大战期间，时局艰难，阿夫拉姆的父亲开始在他的商店后面制作火柴——当时是国家垄断——非法出售。不幸的是，年轻的阿夫拉姆向几个同学吐露了秘密。消息一传开，秘密警察就来了;他的父亲被迫躲藏起来，在当地的一个公园里住了几个星期。最终他们不得不移居国外。这是一次巨大的冒险，尤其是因为在开往立陶宛的途中，火车停了几分钟，年轻的阿夫拉姆下了车去上厕所。不幸的是，火车突然开走了，小男孩不得不拼命追赶，好不容易才跳上了火车。

当他们抵达柏林时，他们才意识到家里的积蓄被留在了乌克兰。阿夫拉姆的母亲设法在革命席卷俄国的时候再次穿越了饱受战争蹂躏的欧洲，取回了她藏匿的600银元。然后，当他们准备登上一艘前往美国的船时，阿夫拉姆被发现患有癣。他们用大量的杀菌剂和龙胆紫进行了消毒，这样一家人就能通过纽约埃利斯岛以善变出名的卫生检查员的检查。阿夫拉姆会把一瓶瓶龙胆紫放在家里，他称之为“他的门票”，直到他的最后一天。

芝加哥的学校对一个不会说英语的男孩来说一定很艰难。但他很快就学会了，并把自己的名字改成了听起来更美式的艾尔·丹麦人(Al Danish)。他去了芝加哥的大学，并跟随乔治·惠兰(George Wheland)攻读博士学位，致力于理解芳香烃化合物的共振。毕业后不久，丹什就被海曼招募到研发新产品的岗位上工作。

专利问题

当Danish加入公司时，Velsicol陷入了困境。尽管雷根斯坦和他的同事投资了大约50万美元，但收效甚微。专利记录表明，早期的工作集中在各种聚合物上。他们还探索了使聚合物更有用的添加剂——增塑剂、增粘剂等等。利润是海市蜃楼。

尽管今天DDT臭名昭著，饱受谩骂，但当时它被视为一种神奇的分子

20世纪30年代，世界开始意识到由瑞士Ciba Geigy的Paul Müller发现和开发的一类新型杀虫剂的惊人功效。其中包括二氯二苯三氯乙烷-滴滴涕。尽管今天它声名狼藉，饱受谩骂，但当时它被视为一种神奇分子，在很大程度上消灭了南欧和美国的疟疾，并在饱受战争蹂躏的欧洲阻止了由虱子传播的斑疹伤寒的流行。滴滴涕作用的关键是简单碳氢化合物框架上的氯取代基，这极大地增强了该化合物对昆虫的毒性。

海曼和他的同事们开始探索他们的分子是否可以作为杀虫剂。几项专利涉及取代萘，与已知的杀虫剂包括滴滴涕和拟除虫菊酯混合，或分散到固体粉末上。这些都是无聊的东西。1944年初，美国政府的橡胶储备部门找到Velsicol公司，询问他们是否对一些剩余的环戊二烯感兴趣。该公司的两位化学家西蒙·赫茨菲尔德和雷克斯·利多夫使用碱性次氯酸盐将其转化为六氯环戊二烯。反应混合物蒸馏后留下白色固体。这被证明是原环戊二烯的Diels-Alder加成产物。虽然它对昆虫有明显的影响，但它的活性比滴滴涕低。但它的完全氯化类似物，命名为Velsicol 1068(从分子式C₁₀H₆Cl₈)尤为有力。它后来被称为氯丹。

看起来Velsicol终于可以盈利了。但有了钱，海曼开始感到不安。为什么他的发明得到的回报如此之少?在一次生日派对上，他找到雷根斯坦，要求重新谈判合同，否则就停止向Velsicol转让专利。雷根斯坦回答说:“好吧，如果你是这么想的，我们还不如现在就把这件事叫停。”

海曼非常愤怒，尤其是他知道他发现的化合物是一座金矿。当雷根斯坦意识到这个问题时，他试图给海曼加薪。但在战时的限制下，这是不可能的——工资受到严格的限制。直到1945年，海曼的工资几乎翻了一番。但那时已经太晚了。

大赚一笔

海曼觉得自己受到了不公平的待遇，拒绝将氯丹的专利转让给维西科尔公司。1946年9月14日，他向雷根斯坦递交了辞呈。然后他召集全体员工开会，告诉他们，他们都被管理层骗了。他要离开，自立门户了。他仔细制定了他的计划，已经在科罗拉多州丹佛市附近的美国陆军落基山兵工厂租了房子，大约40名同事和他一起离开，其中包括艾尔·丹什。

他们只用了一种杀虫剂就阻止了伊朗的一场蝗灾

1947年，朱利叶斯·海曼公司生产了120万磅(540吨)氯丹，价值数百万美元。它还准备将一系列新产品推向市场——全部都是高氯化Diels-Alder加合物——在化学上具有令人联想的名字，如Dieldrin、Aldrin、Endrin、Isodrin和七氯。

他们公司把有关这些化合物的有效性和毒性的昆虫学研究外包给了几所大学。艾尔的儿子保罗·丹什记得他父亲曾说过，他们只用了一种杀虫剂就阻止了伊朗的一场蝗灾。这是一种壮观的化学，他们相信这将彻底改变农业。

大约在这个时候，海曼聘请了另一位芝加哥化学家小杰罗姆·库德纳加入他的团队。库德纳家很有音乐气息，小杰罗姆会拉小提琴和钢琴。他的儿子杰罗姆三世(Jerome III)是一名音乐会钢琴家，他记得父亲演奏拉赫玛尼诺夫的前奏曲。但在学校和音乐之间做出选择时，学校赢了。小杰罗姆成为了一名化学家，在芝加哥与传奇有机化学家莫里斯·卡拉施一起攻读博士学位。1948年左右毕业后，库德纳带着年幼的家人搬到了丹佛，为海曼公司工作。

与此同时，海曼的背叛激怒了雷根斯坦。他花了一大笔钱在表哥的梦里，结果那坏蛋一有真正的钱可赚，就跑了。为了填补财务漏洞，他对公司进行了资本重组，将海曼的持股比例从20%稀释至0.5%。然后他起诉了。1947年至1958年间，诉讼和反诉在伊利诺斯州和科罗拉多州反复上演，上诉最终到达州最高法院。一切都对海曼不利。最终，游戏结束了，海曼决定是时候卖掉他的公司了。他在壳牌石油公司(Shell)找到了一个愿意收购的买家，该公司当时正将业务多元化，进入好听的农用化学品领域。

但人们已经开始担心这种分子的寿命。销售强劲的新型杀虫剂似乎具有惊人的持久性;记者们开始询问它们的毒性和对食物链的影响。能够量化土壤和其他环境样品中的化合物变得至关重要。丹什发表了几篇论文，描述了奥尔德林的特定比色测定方法。但是环境样本需要足够的浓缩，才能使检测起作用。

持续的喋喋不休

1950年，Kuderna和Danish开始开发一种浓缩农药提取物的方法，以量化残留。溶剂的蒸馏必须在不损失所研究的农药的情况下进行，因此仔细的分馏是必要的。库德纳和丹什一起发明了一个锥形烧瓶，它的底部装有一个刻度的手指，溶液可以浓缩到这个手指中。在烧瓶中加入溶液和几片沸腾的薄片后，顶部的磨砂玻璃接头被斯奈德分馏柱覆盖。基于许多早期的球管分馏柱，特别是19世纪60年代由格林斯基描述的分馏柱，斯奈德柱由一根带有一系列收缩的管子组成，每个收缩都有一个中空的玻璃球，其尾部垂在开口下方。球为分馏提供了额外的表面积，但也导致下降的液体在每一层聚集。当溶剂沸腾时，蒸汽推过这些球，从而在液体中起泡，其重要作用是任何液滴或气溶胶(可能含有一些农药)都会被困住。气泡的通过导致斯奈德柱中的球上下弹跳。结果是浓缩溶液时伴随有一种特殊的声音。分析化学家Jennifer Kirkham向我描述道:

“当溶剂和沸腾的晶片在施耐德色谱柱中，适当加热溶剂时，施耐德色谱柱中的球就会颤动，而施耐德色谱柱中的腔室就不会进水。所以从斯奈德柱中球的振动可以看出一切都很好并且达到了适当的蒸发速率。“在我们的过程中，如果斯奈德色谱柱停止了振动，那么我们就失去了样本，是时候从头再提取一次了。”

Kuderna和Danish从未发表过他们的方法。相反，它在1951年的一篇文章中首次被农业化学家发现，他们对量化一种完全不同的杀虫剂的残留物感兴趣，并附有丹麦人提供的插图。

那时，丹什非常担心“他的”杀虫剂的危害，但不知道如何提醒他的新雇主壳牌公司，他们买了一只特别讨厌的猪。他开始痴迷于为一份机密报告收集信息，这份报告是为了减轻公众的恐惧而撰写的。丹什介绍了当前的监管格局，并指出众多政府、医疗和消费者组织对这种分子表现出了兴趣。现在需要的是全面评估这些杀虫剂不仅对昆虫，而且对哺乳动物的毒性，以及它们在环境中的扩散和分解机制。还需要更好的分析方法。打字稿长达26页。他的妻子负责打字，这段时期的压力给他们的婚姻带来了严重的压力。

管理层没过多久就做出了回应——他被解雇了，并被警告闭嘴。丹麦人从一份工作换到另一份工作，最终以销售科学仪器为职业。当他的儿子问起他的报告时，丹什会回答说“别自找麻烦”。与此同时，海曼搬到了加州，担任化学顾问，并写了几本书。他于1981年去世，基本上被人遗忘了。

Kuderna和Danish的仪器的使用被编入EPA农药和其他残留物估计指南中

但他发明的分子不会消失。蕾切尔·卡森1962年的书寂静的春天详细记录了这些最顽固的物质逐渐在食物链中蔓延时所发生的环境灾难。保护环境成为一个严重的政治问题，1970年，美国总统理查德·尼克松成立了环境保护署(EPA)。正如丹什所希望的那样，分析方法改进了——詹姆斯·洛夫洛克的方法电子俘获探测器被证明对这些高氯农药特别敏感，库德纳和丹什的仪器的使用被编入了EPA的农药和其他残留物评估指南中。

随着这些分子及其代谢物的危害越来越明显——它们与癌症有关，是内分泌干扰物——美国环保署和其他监管机构采取行动，禁止它们与其他持久性有机污染物一起使用。但一些国家的生产一直持续到20世纪90年代。美国环保署也开始调查它们的生产地点。在20世纪80年代，美国成立了一个超级基金来监测和清理美国一些污染最严重的地点，其中至少有三个与海曼有直接关系。落基山兵工厂所在的土地污染严重，至今仍不适合人类居住。相反，它已经变成了一个野生动物保护区。

在美国环保署成立50周年之际，美国政府迫切希望减轻工业界的“监管负担”，该机构一直承受着巨大的政治和预算压力。具有讽刺意味的是，环保署本身就是朱利叶斯·海曼和他的公司留给我们的遗产的一部分，还有那些不会消失的分子。

致谢

我在十年前写这篇文章是Jennifer Kirkham的主意。保罗·丹什提供了大量关于他父亲和海曼的细节。杰罗姆·库德纳三世跟我说了他父亲的事。芝加哥大学登记处的John G W Plampkin和Omena历史学会的Marsha Buehler提供了关于Julius Hyman的有用信息。