凱庫(kù)勒 1829 年生于達(dá)姆施塔特, 1847 年入吉森大學(xué)學(xué)習(xí)建筑。他受了李比希的影響,把注意力轉(zhuǎn)向化學(xué),拜李比希為師。1850 年,完成了題為《硫酸氫戊酯》的博士論文。
1850--1856 年,他遵照導(dǎo)師的意見到巴黎去與類型論者進(jìn)行廣泛的接觸,聽過(guò)杜馬講授的有機(jī)化學(xué),讀過(guò)熱拉爾( Charles Gerhardt )剛剛寫成的《有機(jī)化學(xué)專論》手稿,結(jié)識(shí)了武慈。凱庫(kù)勒已窺見了有機(jī)化學(xué)的現(xiàn)狀,以及有機(jī)化學(xué)理論上的混亂情況。
1854 年冬,凱庫(kù)勒抵倫敦,在一家醫(yī)院里擔(dān)任斯登豪斯( Stenhouse ,是李比希的學(xué)生)的助手,在那里結(jié)識(shí)了威廉遜和霍夫曼等人,他們經(jīng)常聚會(huì)在一起討論有機(jī)化學(xué)的理論問(wèn)題和哲學(xué)問(wèn)題,這些對(duì)年輕的凱庫(kù)勒產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響。如他后來(lái)所說(shuō):" 我最初是李比希的學(xué)生,后來(lái)是杜馬、熱拉爾和威廉遜的學(xué)生,現(xiàn)在我不屬于任何學(xué)派。"1858 年,他任比利時(shí)時(shí)根特( Ghent )大學(xué)的教授,在這里( 1866 年),他發(fā)表了苯的結(jié)構(gòu)式,使凱庫(kù)勒名揚(yáng)于世。1867 年,應(yīng)聘為波恩大學(xué)教授和化學(xué)研究所所長(zhǎng),至 1896 年逝世。
凱庫(kù)勒對(duì)有機(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)理論的建立做了許多重要貢獻(xiàn)。其中如:
( 1 ) 關(guān)于碳元素四價(jià)學(xué)說(shuō)和碳原子之間可以連接成鏈的假設(shè)。1850 年英國(guó)化學(xué)家富蘭克蘭德在研究金屬有機(jī)化合物時(shí),發(fā)現(xiàn)在一些金屬有機(jī)分子中,每一種金屬原子只能和完全確定數(shù)目的有機(jī)基團(tuán)化合,這個(gè)數(shù)目稱為元素的原子價(jià)。富蘭克蘭德的想法為凱庫(kù)勒發(fā)展了,凱庫(kù)勒懂得化合價(jià)真正意義并把它當(dāng)作自己的有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)理論的主導(dǎo)思想。1857 年凱庫(kù)勒提出有機(jī)化合物最重要的元素是碳,碳是四價(jià)的。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一些化合物的結(jié)構(gòu)模型。1858 年,凱庫(kù)勒發(fā)表了《關(guān)于化合物結(jié)構(gòu)與變態(tài)以及碳原子的化學(xué)性質(zhì)》,再次強(qiáng)調(diào)碳原子是四價(jià)的,并提出碳原子之間可以相互成鏈,這一假說(shuō)后來(lái)成為有機(jī)分子結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ),至今證實(shí)了它的正確性,反映了客觀性。同年英國(guó)化學(xué)家?guī)炫猎谒摹墩撔碌幕瘜W(xué)理論》一文中也提出碳是四價(jià)的和碳原子之間可以相連成鏈狀的假說(shuō)。凱庫(kù)勒讀了這篇論文之后,立即又寫了一篇論文,指出:確認(rèn)碳原子是四價(jià)的和確認(rèn)有可能形成碳鏈的優(yōu)先權(quán)應(yīng)當(dāng)屬于凱庫(kù)勒。然而他又指出,認(rèn)為有機(jī)化合物分子具有一定的結(jié)構(gòu),可用結(jié)構(gòu)式表示。這種觀點(diǎn)的提出應(yīng)當(dāng)歸功于庫(kù)帕。
( 2 ) 建立了苯的結(jié)構(gòu)式。苯是法拉第于 1825 年發(fā)現(xiàn)的。1865 年凱庫(kù)勒提出苯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)為:" 假如我們要說(shuō)明芳香性化合物中原子的組成情況,必須解釋以下事實(shí):① 所有芳香性化合物,即使是最簡(jiǎn)單的,也較脂肪族中相應(yīng)的化合物含較多的碳;② 象脂肪族中一樣,芳香族中也存在著為數(shù)很多的同系物;③ 最簡(jiǎn)單的芳香性化合物,至少含有六個(gè)碳原子,六個(gè)碳原子形成對(duì)稱環(huán)狀,各碳原子之間存在著單鍵或雙鍵;④ 芳香物質(zhì)的所有衍生物,表現(xiàn)某些同族的特性,它們都屬于芳香族化合物 ,它們?cè)谶M(jìn)行一些較激烈的反應(yīng)后,常常失去部分的碳,但主要產(chǎn)物仍至少含有六個(gè)碳原子,除非有機(jī)基團(tuán)受到完全破壞。否則,當(dāng)這些至少含有六個(gè)碳原子的產(chǎn)物形成時(shí),分解作用也就停止了。"
凱庫(kù)勒在 1865 年用六角形表示苯的結(jié)構(gòu)式( Ⅰ ), 1866 年,他畫了一個(gè)有單,雙鍵的空間模型的草圖( Ⅱ ) ,后來(lái)簡(jiǎn)化為( Ⅲ )。
至于凱庫(kù)勒如何發(fā)現(xiàn)苯的結(jié)構(gòu)式,據(jù)記載有各種說(shuō)法。例如,有原子環(huán)圈舞形式的;有六個(gè)猴彼此抓住爪子或尾巴的;有被其侍仆打碎的伯爵夫人的戒指形式的;有的像波斯地毯上的圖案;有蛇形說(shuō)的。就以蛇形的來(lái)說(shuō),記載也有出入。凱庫(kù)勒在 1890 年紀(jì)念苯的結(jié)構(gòu)式問(wèn)世 25 周年大會(huì)上回憶說(shuō):" 如果大家聽到在我頭腦中產(chǎn)生的極為輕率的聯(lián)想是怎樣形成這一有關(guān)概念的經(jīng)過(guò),一定會(huì)感到有趣的。" 在我當(dāng)年僑居倫敦期間曾有一度住在議會(huì)下院附近的克拉帕姆路。我常常去找住在這個(gè)城市另一端的一位朋友 —— 謬?yán)黄鸲冗^(guò)夜晚時(shí)間。我們海闊天空地談?wù)摳鞣N問(wèn)題,其中大部分話題是關(guān)于化學(xué)的。一個(gè)晴朗的夏日夜晚,喧囂的城市已經(jīng)沉睡了的時(shí)候,我才乘最后的一班公共馬車返回。我照例坐在車上不一會(huì)便陷入沉思。這時(shí),我的眼前浮現(xiàn)出原子在旋轉(zhuǎn)。平時(shí)原子總是在我腦海中不停地運(yùn)動(dòng)著,但未看出是什么模樣。而這個(gè)夜晚小原子總是時(shí)而結(jié)合成對(duì),時(shí)而大原子擁抱兩個(gè)小原子,大原子一會(huì)兒捉住三個(gè)或四個(gè)小原子,一會(huì)兒又似乎全部形成旋渦狀而跳起華爾茲舞來(lái)。我還看見大原子排著隊(duì),處于鏈的另一端的小原子被牽著走。那正是我的恩師。化學(xué)大師考普在他的著作《分子世界》中,以他那引人入勝的筆調(diào)描繪世界。而這些我都是在他之前看到的。當(dāng)馬車乘服務(wù)員喊了一聲:" 克拉帕姆路到了 " 的時(shí)候,才使我從幻想中驚醒。我回到寓所之后,為了把這個(gè)幻影記下來(lái),至少耗費(fèi)了這個(gè)晚上的一個(gè)時(shí)辰,我的結(jié)構(gòu)理論就這樣誕生了。"" 關(guān)于苯式理論的起源也是同樣的。當(dāng)我住在比利時(shí)的格恩,我的書房面向狹窄的胡同,一點(diǎn)陽(yáng)光也透不進(jìn)來(lái),這對(duì)于白天在實(shí)驗(yàn)室工作的我來(lái)說(shuō),沒(méi)有什么不方便。一天夜晚,我執(zhí)筆寫著《化學(xué)教程》,但是,思維總是不時(shí)地轉(zhuǎn)向別的問(wèn)題,寫得很不順利。于是,我把椅子轉(zhuǎn)向壁爐打起肫來(lái)。這時(shí)候,在我的眼前又出現(xiàn)一群原子旋轉(zhuǎn)起來(lái),其中小原子群跟在后面。曾經(jīng)體驗(yàn)過(guò)這種幻影的我,對(duì)此敏感起來(lái),立即從中分辨出種種不同形狀,不同大小的形象以及多次濃密集結(jié)的長(zhǎng)列。而這一些像一群蛇一樣,互相纏繞,邊旋轉(zhuǎn)邊運(yùn)動(dòng)。除此以外,我還見了什么,仿佛其中一條蛇銜著自己的尾巴,似乎在嘲弄我,開始旋轉(zhuǎn)起來(lái)。我象被電擊一樣猛醒起來(lái)。這一次,我又為整理這一假說(shuō)忙了剩余的夜晚。" 在莫里森的《有機(jī)化學(xué)》又有一段稍有不同的敘述。根據(jù)以上的敘述,說(shuō)明凱庫(kù)勒平時(shí)總是把原子分子的形象縈繞在腦海中,從幻覺(jué)中得到了重要的啟示,這是因?yàn)樗谇嗄陼r(shí)代學(xué)過(guò)建筑學(xué),善于捕捉住直觀形象。他曾從過(guò)名師李比希、杜馬、威廉遜等,不屬于任何學(xué)派,養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣,以豐富的化學(xué)事實(shí)為依據(jù),以嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度進(jìn)行多方面的分析探討才取得成功。