“Oft expectation fails and most oft there

Where most it promises, and oft it hits

Where hope is coldest and despair most fits.”¹

− William Shakespeare (1564 – 1616), All’s Well That Ends Well

凛冬将至未至，我们尚可驻足回味一番晚秋的绚烂，闲话其中的化学奥妙。每年深秋似乎都是大自然最高光的时刻，夏日层叠的绿荫，在秋风中渐次染上金黄、橙红、赤朱与幻紫。四季更迭的背后，是悄然发生的化学反应：随着叶绿素的加速分解，叶片中原本被掩盖的类胡萝卜素（黄、橙色素）得以显现，加之新生成的花青素（红、紫色素），共同呈现出秋日独有的绚烂景致。

事实上，正是对这些天然色素——尤其是叶绿素——的研究兴趣，在120多年前催生了色谱法（chromatography）这项如今在化学领域广泛应用的关键技术。“Chromatography”一词源自希腊语chrōma（颜色）与gráphein（书写）。1906年，拥有俄罗斯和意大利血统的植物学家、公认的色谱法发明者 Mikhail Semyonovich Tswett（1872-1919）首次发表了利用液体吸附柱色谱分离叶绿素和类胡萝卜素的成果，并在论文中第一次使用“chromatography”一词。巧合的是，他的姓氏 Tswett（Цвеt）在俄语中恰好也是“颜色”的意思。

然而，由于相关成果是以俄文发表的，传播范围非常有限，导致这项工作鲜为人知。即便少数知晓该方法的学者，包括当时享誉国际的叶绿素化学权威——波兰化学家 Leon Marchlewski 和德国化学家 Richard Willstätter，也都认为这一方法过于“怪异”，不足为信。²甚至在论文发表二十年后，学界仍对这种新兴的“色谱法”敬而远之，当时全球仅有寥寥数个实验室在尝试这项技术。²

关于色谱法长期遭遇冷落的原因，学界有多种解释。其中一个重要原因是，Willstätter 对 Tswett 方法的公开贬低，极大左右了当时化学界的主流判断。³在其1913年出版的叶绿素专著（该书也为他在1915年因阐明叶绿素结构而获得诺贝尔化学奖奠定了基础）中，Willstätter 虽然称色谱法为“一种高效的新方法”，但同时也对该方法的可靠性与实用性表示怀疑。³另一个让色谱法饱受质疑的原因在于，身为植物学家的Tswett 无法向学界充分解释该技术的原理和机制。在当时，结晶法几乎被视为分离纯化唯一可信的手段，而色谱法恰恰不需要这一过程。美国化学家 F. M. Schertz 曾指出：“……很显然，Tswett从未真正得到过纯净的色素，因为这些物质从未被结晶过，也未曾报告过任何尝试结晶的工作。”⁴对色谱法可靠性的质疑一直持续到1931年，直到 Willstätter 的学生 Richard Kuhn（因在类胡萝卜素和维生素研究方面的贡献于1938年获诺贝尔化学奖）让Tswett的色谱法重获新生并加以改进。事实上，色谱法为何备受冷遇长达二十余年，至今仍是一个耐人寻味的话题。有学者在系统梳理当时文献后指出：“……色谱分析之所以被否定，是因为它既缺乏理论支持，也没有可供借鉴的实践先例。”³

图1.Archer J. P. Martin（左）和 Richard L. M. Synge（右）。

20世纪30年代初，随着Kuhn实验室采用色谱分离技术发表了一系列极具影响力的成果，色谱法作为分离技术的重要地位得以确立。世界各地的实验室纷纷开始尝试将其应用于研究中，尤其集中在天然产物这一当时炙手可热的研究领域。30年代末，两位英国化学家 Archer J. P. Martin 和 Richard L. M. Synge（图1）研究羊毛中氨基酸组成的工作，让色谱法作为一种可靠研究手段获得广泛认可。1941年11月，随着两人的合作论文《A New Form of Chromatogram Employing Two Liquid Phases》的发表，一种全新的“分配色谱”技术（partition chromatography）正式问世。⁵这篇论文为色谱技术的后续发展提供了亟需的理论框架。文章不仅阐释了溶质在色谱柱内的浓度分布规律，还定量分析了柱长等参数对分离效率的影响。此外，作者还敏锐地预见这一方法的普适性：“我们想强调……这种新型色谱的应用绝不限于蛋白质化学。”⁵Martin和Synge因“发明分配色谱法”于1952年共同获得诺贝尔化学奖。⁵1977年，英国发行了一枚纪念邮票，票面以 Synge 的实验结果为蓝本，生动展示了氨基酸分离时形成的彩色斑点（图2）。

图2.英国于1977年发行的纪念邮票，呈现了Martin和Synge的色谱实验结果。

如今，色谱技术的强大能力已广为人知：它无需预先了解混合物中的成分信息，即可实现组分的分离，并以惊人的普适性应用于从病毒等大型生物组分到小分子化合物的广泛体系。其检测灵敏度甚至可达阿托克级（attogram），远超结晶、萃取等传统分离方法。如今我们几乎无法想象，若没有色谱法，现代化学的研究将如何展开。

回溯色谱法被发现、理解并最终获接纳成为可靠研究工具的历程，不难发现其中充满了曲折与偶然。鉴于学界对Tswett的早期成果持有异乎寻常的怀疑，色谱法直到Martin和Synge为其奠定了详尽的理论基础后，才得以被广泛接受。然而这一理论的建立也并非易事。与大多数科研探索一样，Martin和 Synge在攻克难题时也曾经历过彻底的迷茫。在无数次尝试失败后，他们才终于从反复观察、持续交流讨论中寻得了突破。据报道，分配色谱法的灵感来自Martin在教职休息室与同事喝咖啡时的一次闲聊。⁷当时，他正为蛋白质纯化过程中每一步的巨大损耗而烦恼。为了向同事说明问题，他用墨水在纸巾上写下了实验步骤。这时他注意到，洒在托盘中的咖啡被纸巾通过毛细作用吸了上来，进而导致纸巾上的墨迹晕染开来，分离成红、黄、绿三种色素。这一看似平常的现象让他突然领悟了分离过程的奥秘。仅仅三周后，他便开发出了分析多种氨基酸的新方法。这个故事再次印证了科学发现中的“机缘巧合”，以及那句名言——机会总是留给有准备的人。⁸

科研领域不乏此类例证，包括Martin 的经历都印证了莎士比亚在其经典戏剧《终成眷属》中的深刻洞见：

“Oft expectation fails and most oft there

Where most it promises, and oft it hits

Where hope is coldest and despair most fits.”¹

期望落空，总在众望所归之处；

希望常现，总在心灰意冷之时。

莎翁此言与辛弃疾笔下“众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处”有着异曲同工之妙：我们往往在最有望成功的时候遭遇失望；而在前路迷雾重重、深陷绝望之际，心之所愿却往往不期而至。因此，即使在看似山穷水尽、进退维谷之际，我们仍须坚持前行——因为我们永远无法预知，灵感的曙光会在何时穿透黑暗、突然降临。正如那张在咖啡桌上晕染了墨迹的纸巾曾给 Martin 带来的灵感一样，我们永远不知道命运何时会施以援手，故而应时刻心怀希望、保持敏锐与好奇。

CCS Chemistry本年度最后一期以4篇Mini-Reviews开篇，分别是：1）浙江大学王海、王亮和肖丰收关于高效分子筛-金属催化剂的综述文章；2）福建医科大学谢莉莉、福州大学陈秋水和杨黄浩等关于纳米晶闪烁体的综述文章；3）清华大学王朝等关于柔性离子导体的综述文章；4）辽宁师范大学祁育和中国科学院大连化学物理研究所章福祥关于绿色氢能的综述文章。此外，本期还包括3篇Communications和18篇Research Articles，涵盖了C–H 胺化、不对称 [3+2] 环化、环对苯撑纳米环、圆偏振发光、超分子荧光团、超分子弹性体、PtCu合金催化剂、热固性聚氨酯的升级回收、纳米抗氧化剂、用于细胞治疗的微型机器人等多个研究方向的主题。每篇文章的导读请见：CCS Chemistry 2025年第12期上线。

从色谱技术发展的故事中，我们不难看到：科学研究的进步，乃至科研群体的动态变化，并不总是合乎常理。每一次微小突破，都在巩固或挑战该领域内既有的方法、理论以及思维定式。因此，保持开放的心态，以好奇和品判的态度去审视那些根深蒂固的方法（或许也包括我们笃信的“真理”），便显得尤为重要。我们诚挚建议读者不妨花点时间翻阅本期文章摘要，选择一篇您研究领域之外的文章（例如一篇 Mini Review），尝试去了解一种截然不同的研究思路。日积月累，这些多元而新鲜的输入，或许恰能成为那束灵光，照亮您当下正面临的科研难题。

当晚秋的金黄、橙红与赤朱渐次化作冬日的清灰、幽蓝与素白，愿发现、探索与好奇所带来的暖意，能助我们抵御即将来临的严寒，使您与您的研究事业始终蓬勃盎然、生生不息。

张希教授

CCS Chemistry主编

E-mail: xi@tsinghua.edu.cn

Donna J. Minton 博士

中国化学会出版主管

E-mail: donna.minton@chinesechemsoc.org

参考文献：

1. Massachusetts Institute of Technology.The Complete Works of William Shakespeare. All's Well That Ends Well.https://shakespeare.mit.edu/allswell/full.html. (accessed Nov 20, 2025).

2. Ettre, L. S. InChapters in the Evolution of Chromatography; Hinshaw, J. V., Ed.; Imperial College Press, London,2008, pp 1-6.

3. Livengood J.Why Was M. S. Tswett’s Chromatographic Adsorption Analysis Rejected?Stud. Hist. Philos. Sci.2009,40, 57–69.

4. Schertz F. M.The Pure Pigments Carotin and Xanthophyll, and the Tswett Adsorption Method.Plant Physiol.1929, 4, 337–348.

5. Martin, A. J. P.; Synge, R. L. M. A New Form of Chromatogram Employing Two Liquid Phases: 1. A Theory of Chromatography 2. Application to the Micro-Determination of the Higher Monoamino-Acids in Proteins”Biochem. J.1941,35, 1358–1368.

6. Nobel Prize in Chemistry 1952. https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1952/summary/. (accessed Nov 11, 2025).

7. Kauffman, G. B.Nobel Laureates in Chemistry-A Philatelic Survey.J. Chem. Ed.,1990,67, 774–781.

8. Zhang, X.; Minton, D. J.Editorial,CCS Chem.2025,7, 1543–1547.

注：本文根据CCS Chemistry2025年第12期editorial 翻译整理而成。原文请见：

https://doi.org/10.31635/ccschem.025.202501122ed1。