Карл Шипп «Спид» Марвел (11 сентября 1894 , Иллинойс, США — 4 января 1988, Тусон, Аризона, США)Leonard, Nelson J. (1994). Carl Shipp Marvel 1894—1988. Washington, D.C.: National Academy of Sciences. — американский , специализирующийся на полимерах. Работал над созданием — термостойких полимеров, которые используются в аэрокосмической промышленности, в противопожарном оборудовании и в качестве замены асбеста. Он был назван «одним из выдающихся химиков-органиков в мире»Seymour, Raymond B. (1989). Pioneers in polymer science. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. p. 175. ISBN 9780792303008. и получил множество наград, в том числе медаль Пристли 1956 года и Национальную научную медаль 1986 года, присуждённую президентом Рональдом Рейганом.
Биография Карл Шипп Марвел родился 11 сентября 1894 года в , штат Иллинойс, США, в семье фермеров Джона Томаса Марвела и Мэри Люси Уоссон Марвел. Дядя уговаривал его изучать химию. Марвел учился в с 1911 по 1915 год и получил степень бакалавра и магистра химии.
По рекомендации своего советника Альфреда В. Хомбергера Марвел получил стипендию в размере 250 долларов для обучения в Иллинойсском университете. Марвелу пришлось брать дополнительные занятия, чтобы «наверстать упущенное» в течение первого года обучения там. Он получил прозвище «Спид» (с — Скорость) в начале своей карьеры химика из-за своей привычки спешить на завтрак после ночной учебы. Находясь в Иллинойсе, Марвел подружился с однокурсником Уоллесом Карозерсом. Марвел получил степень магистра химии в Иллинойсском университете в 1916 году.
Исследования Карла Шиппа были прерваны Первой мировой войной. Поскольку война отрезала предыдущие источники поставок, стало трудно получать многие химические вещества, используемые в синтетической органической химии и связанных с ней промышленных процессах. Кларенс Дерик создал в Иллинойсе подразделение по производству органических химических веществ, которые ранее импортировались из Германии, чтобы производить и продавать их. С 1916 по 1919 год Марвел работал в производственном подразделении под руководством Роджера Адамса. Его работа в подразделении органических химических производств дала ему обширный опыт в синтезе. Студенты должны были вести тщательные записи в тетрадях о каждом продукте, включая стоимость химикатов, оборудование и необходимое время. Марвел был известен своей способностью модифицировать и переписывать плохие методики, чтобы сделать их более эффективными и другие могли им следовать. Многие из этих методик были позже опубликованы: сначала в виде брошюр «Органические химические реагенты» (авторы Роджер Адамс, О. Камм и К. Ш. Марвел), а затем в журнале .
Марвел был членом Тау Каппа ЭпсилонWhite, Russell S.; Winters, Lawrence M. (1917). «Tau Kappa Epsilon». The Illio: A Yearbook Produced by the Junior Class at the University of Illinois. MCMXIIX: 172.. Он был также посвящен в Альфа Хи Сигма в отделении Дзета Университета Иллинойса в 1918 году.
В 1919 году Марвел вернулся к учебе в аспирантуре при поддержке стипендии от DuPont. В 1920 году Марвел получил докторскую степень по химии в Университете Иллинойса, работая с заведующим кафедрой Уильямом Альбертом Нойесом. Его диссертацией было «Исследование возможной асимметрии алифатических диазосоединений».
Иллинойсский университет Марвел пришел на химический факультет Иллинойского университета в качестве преподавателя в 1920 году. Он получил звания доцента в 1923 году и профессора органической химии в 1930 году. До 1940 года он также руководил подразделением по производству органических химических веществ, в котором студенты синтезировали труднодоступные специальные химические вещества. С 1953 по 1961 год Марвел был профессором-исследователем химического факультета.
Ранние исследования Марвела касались классической органической химии. Он активно сотрудничал с журналои Organic Syntheses. Приблизительно 20 % из 264 препаратов в Коллективном I томе Органического синтеза были либо написаны, либо проверены им.
Марвел работал с широким спектром соединений, включая диалкилртуть, гексазамещенные этаны, диенины, алкилы лития и реактивы Гриньяра, соединения фосфония и аммония. Он разработал органические химические реагенты для определения характеристик, идентификации и анализа химических соединений. Большая часть этих исследований была проведена до того, как были разработаны такие методы, как инфракрасная спектроскопия или масс-спектрометрия. Исследование Марвелом межмолекулярных водородных связей основывалось на изучении растворимости и теплоты смешения.
Вскоре он занялся химией полимеров, снова работая над методами синтеза и определением структуры. Используя такие методы, как элементный анализ, определение средней молекулярной массы и анализ концевых групп, Марвел продемонстрировал методологию для установления основных структурных особенностей полимеров. Обладая способностью импровизировать и совершенствовать новые методы, он внес «крупный фундаментальный вклад» в область науки о полимерах, за что был признан «отцом» химии синтетических полимеров.
Начиная с 1933 года, Марвел начал изучать полимеры на основе олефинов и диоксида серы, определяя их структуру и исследуя влияние инициаторов, таких как пероксиды или ультрафиолетовое излучение, на реакции полимеризации. Исследуя виниловые полимеры в 1937 году, Марвел смог продемонстрировать, что полимеры, полученные из поливинилхлорида имеют тенденцию образовывать структуру «голова к хвосту» с атомами хлора на чередующихся атомах углерода (подтверждая структурные идеи Германа Штаудингера) с большей вероятностью, чем «голова к голове», в которой атомы хлора расположены на соседних атомах углерода. Эта работа, в свою очередь, привела к получению и полимеризации новых мономеров.Gillispie, Charles Coulston (2008). Complete dictionary of scientific biography. Detroit, Mich.: Charles Scribner’s Sons. ISBN 9780684315591. За работу над SO2, α-олефинами и виниловыми полимерами, Марвел получил медаль Уильяма Х. Николса от Американского химического общества в 1944 году В начале сороковых годов он был одним из первых учёных, которые использовали оптически активные мономеры и оптически активные инициаторы для изучения свойств стереорегулярных полимеров.
Работа в DuPont В 1928 году Роджер Адамс порекомендовал Марвела в качестве консультанта DuPont Central Research. В течение почти 60 лет Марвел провел для компании 19 000 индивидуальных консультаций. Когда его попросили проверить открытие английского химика Мэтьюса о том, что полисульфоны могут образовываться в результате реакции диоксида серы и этилена, Марвел подтвердил открытие, используя циклогексен, а не этилен. Он был близким другом, а также консультантом Уоллеса Карозерса, который проводил новаторские работы по нейлону и неопрену в Dupont. Он также консультировал Рэя Хаутца, когда велась разработка синтетического волокна из полиакрилонитрила.
Резиновый резерв США Марвел активно участвовал в программе США по производству синтетического каучука, когда поставки натурального каучука были прерваны из-за Второй мировой войны. Доступность каучука была важна для военных действий. Начиная с сентября 1940 года он работал с Национальным исследовательским комитетом обороны. В 1941 и 1942 годах он был председателем секции «Синтетические, аналитические и неорганические проблемы» Национального исследовательского комитета обороны. В период с 1942 по 1945 год он возглавлял группу из 100 химиков в различных учреждениях Соединённых Штатов для Корпорации резервов каучука США. Его работа в Иллинойсе по низкотемпературной сополимеризации бутадиена и стирола был важна для успешного коммерческого производства синтетического каучука. Его группа определила тиолы как ключ к процессу полимеризации, а полиненасыщенные жирные кислоты, присутствующие в мылах, используемых в качестве эмульгаторов, как ингредиент, который мешает реакциям полимеризации.Morris, Peter J. T. (1990). Polymer pioneers : a popular history of the science and technology of large molecules (2nd ed.). Philadelphia: Beckman center for the history of chemistry. pp. 61-63. ISBN 978-0941901031.
В 1946 году Марвел отправился в Германию в составе группы технической разведки, чтобы доложить о состоянии немецкой резиновой технологии. Они обнаружили, что немецкие учёные использовали процесс окислительно-восстановительной полимеризации при 5 °C, что значительно ниже. Марвел и его группа развили эту идею, создав процесс создания холодной резины для американской промышленности. Благодаря их новому процессу полимеризация проходила всего за семь часов.«Germany Trip: Post-war». Rubber Matters: Solving the World War II Rubber Problem. Chemical Heritage Foundation. Archived from the original on July 12, 2016.
В результате своей работы во время войны Марвел получил Почётную грамоту Президента за заслуги перед гражданскими лицами во Второй мировой войне.
Преподавательская деятельность Считается, что Карл Ш. Марвел вместе с Роджером Адамсом и Рейнольдом К. Фьюзоном создали программу органической химии в Иллинойсе, которую в Соединённых Штатах считали выдающейся. Он подчеркнул, что «основным продуктом научных исследований являются студенты». За свою карьеру Марвел руководил 176 успешными докторантами и не менее 150 постдокторантами. Его учениками были Х. Э. Картер, Уоллес Карозерс, Джордж Грейвс, Уильям Дж. Спаркс, Сэмюэл М. МакЭлвейн, Арнольд Бекман и будущие лауреаты Нобелевской премии Винсент дю Виньо и Эдвин Г. Кребс.
В 1961 году Марвел официально «ушел на пенсию» из Иллинойса, но продолжал оставаться почётным профессором-исследователем с 1961 по 1988 год. В 1963 году он был удостоен звания почётного доктора наук — степень Иллинойсского университета.
Аризонский университет С 1961 по 1988 год Марвел также занимал должность профессора кафедры химии Аризонского университета. В Аризоне он продолжил работу, начатую в Иллинойсе, по изучению высокотемпературных полимеров.Gortler, Leon B.; Price, Charles C. (13 July 1983). Carl S. Marvel, Transcript of an Interview Conducted by Leon Gortler and Charles Price in Wilmington. Philadelphia, PA: Center for History of Chemistry.
Высокотемпературные полимеры Марвел добился значительных успехов в разработке высокотемпературных полимеров, включая полибензимидазолы и лестничные полимеры, с использованием методов полиприсоединения и циклополимеризации.
С Марвелом связалась база ВВС в 1950-х годах, потому что ВВС США нуждались в материале, подходящем для тормозных парашютов. Им нужен был материал, который сохранял свою прочность при воздействии экстремально высоких температур. Исследуя высокотемпературные стабильные полимеры, Марвел первый синтезировал полибензимидазол. Затем он работал с Хервардом Фогелем, сначала в Университете Иллинойса, а затем в Университете Аризоны, над улучшением качества полимера и разработкой полибензимидазольного волокна. Их лучший полибензимидазол был негорючим и стабильным при температурах до 600 °C. Они зарегистрировали патенты на высокомолекулярные конденсационные полимеры в 1960-х годах.«Appendix C: Patents Resulting From Activities Supported by the National Science Foundation» . National Science Foundation. Из-за его термической и окислительной стабильности полибензимидазол был принят НАСА в 1960-х годах для использования в аэрокосмической и оборонной промышленности. В 1978 году полибензиимдазол начали использовать в оборудовании пожарной службы США. Марвел также предложил разработку «лестничных молекул», полимеров следующего поколения, которые были бы еще более стабильными, чем полибензимидазолы. Марвел сделал первые шаги к процессу создания полимеров лестничного типа еще в 1938 году, когда он попытался циклизировать полиметилвинилкетон. В 1950-х годах он изложил предварительный подход к созданию полипарафенилена. Подход Марвела содержал ключевые элементы решений, которые еще в течение следующих тридцати лет будут неизменны: цепная полимеризация циклогексадиена и его последующая ароматизация. Поэтому его работа считается «важной вехой в истории синтеза полипарафенилена».