デュポン中央研究所

1957年、デュポン社の化学部門の研究組織は中央研究部門と改名され、デュポン社内の最高の科学組織と基礎科学を専門とする最先端の産業研究所の歴史が始まりました。デラウェア州ウィルミントンのデュポン実験ステーションとチェスナットランを拠点としていましたが、その後、ジュネーブ、スイス、ソウル、中国、インド（ハイデラバード）にも研究所を展開しました。2016年1月、大規模なレイオフにより組織は終焉を迎えました。^[1]

同社は、 1928年にウォレス・カロザースを雇用し、ポリマー科学を体系化して1930年代初頭にナイロン6,6やポリクロロプレン（ネオプレン）などのポリアミドの開発に至ったことに始まり、基礎科学研究の伝統を確立した。^[2] この伝統は第二次世界大戦中に衰退したが、1950年代に復活した。1957年に中央研究所が設立され、基礎研究に対する企業としての取り組みが正式に定められた。質の高い研究の実施と発表は、人材採用に役立ち、デュポンのイメージを高めるとともに、CRDスタッフの士気を高めた。研究の目的は「次のナイロン」を発見することだった。カロザースの成功とそれに伴うナイロンの商業化が、1950年代を通じて同社の利益を牽引していたからである。 (この研究目標は達成されませんでした。) それでも、CRD のもう一つの重要な目標は「研究による多様化」であり、CRD は企業全体のさまざまな事業に貢献する一連の科学的イノベーションを生み出しました。

CRD は産業研究と基礎研究を統合し、その 2 つの機能の組み合わせは CR&D の責任者によって決定されることが多かった。その役職は、研究部長から技術担当副社長、最高技術責任者へと拡大し、CRD だけでなく企業全体の研究にさまざまな影響を与えた。CRD の名前も時代を反映して変化し、化学部門から始まり、中央研究部門 (CRD)、中央研究開発部門 (CR&DD) を経て、現在の中央研究開発部門 (CR&D) となった。

CRD は、多くの話題の分野で研究を行っており、多くの場合、学際的なアプローチが必要でした。デュポンは、1950 年代に磁気記録テープ用のCrO ₂の製造をサポートするために、超臨界水中の化学反応を調査しました。超高分子量ポリエチレンの高圧再結晶化は、股関節および膝関節置換術のベアリング表面用の Hylamer ポリエチレンのデュポン事業につながりました。CRD で発見された尿素とウラシルの化合物は強力で選択的な除草剤であり、デュポンを農薬事業に駆り立て、最終的にスルホニル尿素除草剤が生まれました。 リン酸チタン酸カリウム(KTP) は、多用途の非線形光学材料で、もともとは無血レーザー眼科手術用に赤色レーザーを緑色レーザーに周波数倍増するために設計されたものですが、現在では泌尿器科手術や手持ち式緑色レーザーポインターにも応用されています。

1950 年代、CRD は主に新しい種類の化合物の合成と研究を目的とした幅広い研究プログラムを実施しました。新しい有機および無機化合物の合成は、研究全体の約半分を占めました。国立衛生研究所がデュポンに化合物のスクリーニングへの提出を依頼したとき、デュポンは圧倒的に多様な化合物を提出していると評価されました。製薬会社は医薬品のように見えるものを提出していましたが、デュポンは社内で触媒、光学材料、モノマー、オリゴマー、リガンド、無機物、その他の珍しい材料として分類される化合物を提出しました。

CRD は化学合成に加えて、新しい物理的および分析的技術、化学構造と反応メカニズム、固体物理学を中心とした取り組みを維持しました。デュポンはポリマー研究を継続しました。生物学研究は大幅に増加しました。

近年まで、研究のかなりの部分は学術的な性質のものでした。この学術研究は、組織の一般的な雰囲気に反映されていました。1960年代後半、CRDはポスドク研究員を募集するプログラムを設立しました。これらのフェローシップは通常2年間で、フェローは学術機関に移ることが期待されていました。毎年、1人か2人のデュポンの科学者が大学での研究と教育のために1年間の休職を取りました。また、毎年、数人の科学者が学術職に就くためにデュポンを離れ、数人の教授がスタッフに恒久的に加わることも認められていました。注目すべき例は、CRDを離れてMITに移り、ノーベル化学賞を受賞したリチャード・シュロックです。CRDは、デュポンに多大な貢献をした数多くの著名なコンサルタントによってサポートされて いました。カリフォルニア工科大学のジャック・ロバーツとスピード・マーベルは、それぞれ50年以上にわたってコンサルタントを務め、よく訓練された化学者を安定的に提供しました。^[3]こうした学術的なつながりは、新しい世代の CRD 研究者の源泉となりました。

セオドア・L・ケアンズ、ウィリアム・D・フィリップス、アール・ミュータティーズ、ハワード・E・シモンズ・ジュニア、ジョージ・パーシャルの科学的業績は米国科学アカデミーへの選出によって認められました。

CRD の経営は、オープンで協力的なスタイルを育みました。設立当初、CRD の労働分担は「管理職」、「ベンチ化学者」、「技術者」で、管理職とベンチ化学者には別々でありながら重複した昇進の道筋がありました。当時も現在も採用されているヘイ グレードの給与水準システムでは、「ベンチ化学者」には 8 つの専門職または昇進の水準がありましたが、目立った役職名は 1 つだけでした。このアプローチにより、交流が促進されました。

管理職のヘイ等級は、最初は高く、最後はかなり高くなりましたが、ベンチ化学者レベルとかなり重複していました。そのため、監督者や管理者が、自分よりも給与水準の高い科学者を 1 人以上部下として抱えていることは珍しくありませんでした (当時、管理職に女性はいませんでした)。管理者が監督者の気分を害したくなかったため、監督者が「ベンチ化学者」に昇給を通すことができなかったという報告例が 1 つありました。給与通知を通した次のレベルの管理者は、「彼らは私の気分を気にしませんでした」と述べています。給与水準に明示的に結び付けられた役職名は 1993 年 5 月に導入されましたが、管理者がより高いレベルの科学者を管理する状況と同様に、このオープンな状況は現在も残っています。

CRD の設立当初、CRD の「技術者」は通常、高校卒で、兵役経験者が多かった。彼らは明らかに、全員が博士号を持つベンチ化学者の補助的な人材にすぎず、ベンチ化学者はほとんどの時間をベンチで過ごすことが求められていた。技術者が CRD で昇進するのは事実上不可能だったが、工場現場では昇進可能であり、機会を求めて異動することもあった。1990 年代初頭からは、主に製薬および生命科学の取り組みの成長の結果として、学士号、後には修士号を持つ技術者が標準となった。外国の大学で博士号を取得した技術者もいる。とはいえ、技術者がベンチ化学者の階級に割って入るのは依然として難しく、通常はより多くの機会を求めて事業部門に異動する。

CRD に来た博士号取得者の多くは、事業部門に異動しました。1980 年代から 90 年代初頭にかけて、経営陣は最初の 5 年間ですべての博士号取得者を事業部門に異動させようとしました。博士号取得者は生涯を学問の環境で過ごしてきたため、他に何も知りませんでしたが、ある時点で成長し、ベンチで働くことは彼らの一部が生涯を通じてやりたいことではないことに気づくだろうと認識されました。問題は、彼らが企業のエントリーレベルのポジションに異動するには年長で世間知らずであり、彼らの競争相手は工場の稼働維持に約 5 年間の経験がある同年齢の BS エンジニアであったことです。この機会を得た者のうち、約半数が CR&D に戻りました。戻った者のうち、約半数が再び去りました。離職率が比較的高かったため、CRD は優秀な新しい博士号取得者を雇う機会が増えました。事業部門への異動は 1990 年代にはあまり一般的ではなくなり、その結果、CRD の従業員の平均年齢が大幅に上昇しました。ベビーブーマー世代が退職し始めているため、採用が増え、スタッフの若返りが顕著になっています。

研究の技術的方向性の責任は、事業部門を支援する短期プロジェクトを遂行する化学者に移っています。 現在では、 MBA を取得した博士号取得者がより一般的になっています。初期とは異なり、すべての管理職は事業部門での経験があり、多くは事業部門に雇用され、キャリアの後半で CRD に加わりました。これらのマネージャーは、技術系従業員に追いつくために必要な強力な技術的背景を持たないため、はるかに管理的なアプローチをとることがよくあります。一部のマネージャーは上級技術スタッフに頼るようになりましたが、これらの上級科学者が若い科学者のプログラムとキャリアの管理で果たせる、または果たすべき役割についての明確なガイドラインはありません。

2015年後半、組織名はデュポンサイエンスアンドイノベーションに変更され、2016年1月4日の大規模なレイオフを予告し、研究の主要勢力としての組織の終焉を示しました。^[4] CR&Dの分子科学およびエンジニアリングと材料科学およびエンジニアリングの部分を合わせると、新しいサイエンスアンドイノベーション組織では従業員が330人から34人に減少しました。

1938 年 4 月 6 日、ニュージャージー州にあるデュポン社のジャクソン研究所のロイ プランケットがデュポン社のフロン 冷媒に関連するガスを扱っていたとき、彼と彼の同僚は、ガス状のテトラフルオロエチレンのサンプルが自然に重合して白いワックス状の固体になることを発見しました。このポリマーはポリテトラフルオロエチレン(PTFE) であり、1945 年にデュポン社によってテフロンとして商品化されました。デュポン社はさまざまなフッ素化材料の基礎を築いていたため、有機フッ素化学がデュポン社にとって重要になったのは当然のことでした。テトラフルオロエチレンがさまざまな化合物と環化してフッ素化化合物を与えるという発見は、さまざまな有機フッ素化合物への道を開きました。

反応性が高く腐食性の高いフッ素化試薬の取り扱いの危険性と困難さは、デュポン社の安全性重視の姿勢によって克服することができた。また、デュポン社とマンハッタン計画との関わりは、多くの化学者や技術者に、この研究を遂行するために必要な背景を提供した。実験ステーションの圧力研究室が利用可能であったため、うまくいかなかった反応のほとんどに対して必要な保護が提供されたが、すべてではなかった。著名な科学者には、ウィリアム・ミドルトン、デビッド・イングランド、カール・クレスパン、ウィリアム・シェパード、オーウェン・ウェブスター、ブルース・スマート、マリ・ラオ、ロバート・ウェランド、アンドリュー・フェアリングがおり、全員がデュポン社のために多くの特許を申請した。シェパードは、この主題に関する重要な初期の本の1つを執筆した。^[5] スマートの本はその後に続いた。^{[6] 1996年の}Chemical Reviews でのSmartのコメント「フッ素化学に対する科学的、商業的関心は1980年以降急増したが、その主な原動力となったのは、工業用クロロフルオロカーボンの代替の必要性と、農薬、医療、多様な材料への応用における有機フッ素化合物の実用化の急速な拡大である。フッ素は私がこの分野に入った一世代前に比べると今ではそれほど難解ではないが、依然として専門的な話題であり、ほとんどの化学者は有機フッ素化合物の合成と挙動に馴染みがないか、少なくとも不安を感じている」は今日でも真実である。

CRD は、成層圏オゾン層への被害に関する最初の警告が発表された 1970 年代後半に、冷媒のクロロフルオロカーボンの代替に関するプログラムに着手しました。レオ・マンザーのリーダーシップの下、CRD の触媒センターは、デュポンのスバ冷媒として商品化された代替ハイドロクロロフルオロカーボン( HCFC ) を製造する新しい技術で迅速に対応しました。

1960年代から1970年代にかけて、CRDは、テフロンのような長鎖フルオロカーボンに類似した長鎖シアノカーボンを合成するプログラムをセオドア・ケアンズの指導の下で開発しました。この研究は、 1958年にアメリカ化学会誌に12本の論文としてまとめられました。これらの論文の著者の何人かは、デュポン社で重要な地位に就きました。その中には、リチャード・E・ベンソン（CRD副所長）、セオドア・L・ケアンズ（CRD研究所長）、リチャード・E・ヘッカート（デュポン社CEO）、ウィリアム・D・フィリップス（CRD副所長）、ハワード・E・シモンズ（CRD研究所長兼副所長）、スーザン・A・ブラドチック（工場長）が含まれます。この傾向は、当時の会社で昇進するために技術的な資格が重要であったことを示しています。

将来的な用途としては、染料、医薬品、殺虫剤、有機磁石、新しいタイプのポリマーへの組み込みなどがあった。しかし、この広範な研究努力から商業的な用途は生まれなかった。この研究により、ケアンズはアメリカ化学会から有機合成化学における創造的研究のメダルを、また化学工業協会から有機合成賞を受賞した。オーウェン・ウェブスターによるジイミノスクシノニトリル (DISN) の合成を中心に、別の化学分野が発展した。DISN はジアミノマレオニトリル (DAMN)に変換でき、別の一連の特許と論文につながった。シモンズは、テトラシアノチオフェン、テトラシアノピロール、ペンタシアノシクロペンタジエンを含む多くの新規物質の製造に マレオニトリルジチオラートナトリウムを使用した。

アーサー・スライトは、K-Bi-Pb-O系などのペロブスカイトに焦点を当てたチームを率い、高温超伝導体におけるその後のブレークスルーの基礎を築きました。^[7] 酸化物の溶液相化学では、ウォルター・ノスの有機可溶性ポリオキソアニオンに関する研究が、現在では酸化触媒に多数の用途を持つ大規模な分野の発展につながりました。^[8]

応用と基礎科学の相互作用を示すものとして、CRDでジェッソン、ミーキン、ミュッターティーズが行った立体力学に関する多くの研究が挙げられます。初期の研究の1つは、フルオロカーボンの製造に関連する試薬であるSF _4の非剛性に焦点を当てたものでした。その後の研究により、FeH ₂ (PR ₃ ) ₄型の立体化学的に非剛性な八面体錯体が初めて発見されました。^[9]

オーウェン・ウェブスターは、リビングアニオン重合以来初めて開発された新しい重合プロセスであるグループ移動重合（GTP）を発見しました。反応メカニズムの主要な側面が決定され、このプロセスはすぐに自動車用仕上げ剤やインクジェットインクの商業用途に転用されました。グループ移動の基本プロセスは、天然物を含む一般的な有機合成にも応用されています。^[10]

ほぼ同じ時期に、アンドリュー・ヤノヴィッチは、フリーラジカル重合の分子量を制御するためのコバルト触媒連鎖移動の有用なバージョンを開発しました。この技術は、アレクセイ・グリドネフとスティーブン・イッテルによってさらに開発されました。これもすぐに商業化され、プロセスの基礎的な理解は長い時間をかけて発展しました。^[11]

ルドルフ・パリサーは、これらの進歩が行われた当時、先端材料科学工学部のディレクターを務めていました。

1995年、ノースカロライナ大学教授でデュポンCRDコンサルタントのモーリス・ブルックハートは、後にCRDに加わったポスドク学生のリンダ・ジョンソンとともに、後期遷移金属をベースにしたオレフィン配位重合用の新世代ポストメタロセン触媒を発明した。 ^[12] この技術、デュポンのヴェルシポールオレフィン重合技術は、その後10年かけてCRDの科学者の大規模なチームによって開発されました。

CRD は無機化学と有機金属化学に大きな関心を寄せました。アール・ミュッターティーズはボラン化学の基礎を目的としたプログラムを設立しました。 ^[13] ウォルター・ノスは最初の多面体ボランアニオン B ₁₀ H ₁₀ ⁼を発見し、またボランアニオンが芳香族炭化水素と同様の置換化学を示すことを発見しました。^[14]ノーマン・ミラーはB ₁₀ H ₁₀ ⁼への新しいルートを見つける努力の中でB ₁₂ H ₁₂ ⁼アニオンを発見しました。^[15]ジョージ・パーシャルは1954 年に CRD に加わりました。1960 年から 1961 年にかけてジェフリー・ウィルキンソンとともにインペリアル・カレッジ・ロンドンで産業研究のサバティカルを過ごしたことで、有機金属化学に触れました。ミュエッターティーズは1973年にデュポン社を離れ、コーネル大学の教授に加わった。ミュエッターティーズとパーシャルの後、有機金属化学グループはスティーブン・イッテル、続いてヘンリー・ブリンザが率い、その後CRDのいくつかのグループに分散された。パーシャルとイッテルは「均一触媒」^[16]に関する本を共著しており、これはこの分野の標準的な参考文献となっている。

リチャード・クレイマーとフレッド・テッベの独創的な貢献は、彼らが命名した化合物、「クレイマーの二量体」、Rh ₂ Cl ₂ (C ₂ H ₄ ) ₄、および「テッベ試薬」によって認められています。テッベは、デュポンでM=C化学のプログラムを開始し、MITに移った後もそれを継続した研究室パートナーのリチャード・シュロックに影響を与えました。この化学はオレフィンメタセシスの基礎を形成し、シュロックは最終的に、メタセシス研究でCRDコンサルタントの ロバート・グラブスとノーベル賞を共同受賞しました。アンソニー・アルドゥエンゴの持続性カルベンは化学の新しい分野を開拓し、メタセシスプロセスにおける重要な配位子であることが証明されました。

パーシャル、トーマス・ハースコビッツ、イッテル、デイヴィッド・ソーンらの貢献により、CH結合の活性化に関する精力的な研究が行われた。チャド・トルマンは「配位子円錐角」理論を開発し、これが無機および有機金属錯体に対する配位子の電子的および立体的効果として広く受け入れられるようになった。 ^[17]

CRDにおける有機金属化学には、R・トーマス・ベイカーのヘテロ二核錯体、パトリシア・L・ワトソンの有機ランタニド、ウィリアム・A・ニュージェントの金属-配位子多重結合、^[18]ジェフリー・トンプソンとマニ・スブラマニアムの放射性医薬品用テクネチウム錯体の開発、ボブ・バーチとカリン・カレルのフッ素有機金属化学も含まれています。有機金属化学の主な成果は均一系触媒です。デュポンは、当初ウィリアム・C・ドリンカードの研究を通じて、ニッケル触媒によるブタジエンへのシアン化水素2分子の付加に基づいて主要な技術を開発し、ナイロン中間体であるアジポニトリルを与えました。この技術を理解するための機構に関する研究はCRDで行われ、事業がコーク・インダストリーズに売却される前に次世代技術に関する大規模なプログラムにつながりました。 CRD で研究されている均一系触媒の他の用途には、エチレンの重合、シクロヘキサンの酸化によるアジピン酸の生成、ブタジエンのカルボニル化によるナイロン中間体の生成などがあります。触媒システムへのアプローチには、均一系有機金属触媒、ヘテロ二核触媒、ポリオキソメタレート、酵素、触媒膜反応器、担持有機金属などがあります。

CRD の初期の取締役の 1 人である David M. McQueen は、ウィスコンシン大学マディソン校の物理化学者でした。彼の光化学と写真に関する研究は、35 件の特許につながりました。CRD が光化学と光物理学の分野に進出したのは、彼の経歴のおかげです。David Eaton は後に、印刷業界向けの光重合色校正に携わる強力なチームを率いました。

無機非線形光学材料に関する強力なプログラムがあり、その結果、前述の「緑色レーザー」の光周波数倍増が実現しました。このプログラムは、NLO 特性を持つ有機材料にまで拡張されました。

ディスプレイ産業向けの材料やディスプレイ用デバイスの製造方法にも力を入れました。これには、プリンタブル エレクトロニクス、カラー フィルターの熱転写法、電界放出ディスプレイ用のカーボン ナノチューブ、OLED材料とデバイスが含まれます。解像度を高めるために 193 nm の波長を 157 nm の波長に置き換える炭化水素およびフルオロカーボンモノマーを含む半導体産業向けの次世代フォトレジストにも多大な努力が払われました。要件のほとんどは達成されましたが、より短い波長ノードの必要性は液浸リソグラフィーの導入によってなくなり、液浸リソグラフィー用の新しい流体は引き続き大きな関心を集めています。位相シフト マスクの開発が商品化されました。

CRD のプログラムの多様化において常に重要とみなされていた分野は、生物科学に関連したものでした。チャールズ スタインはデュポンの研究分野として生化学を推進し、その結果、スタイン研究所は彼にちなんで名付けられました。1950 年代初頭、CRD は生物学的用途の化学物質を調査するプログラムを開始しました。チャールズ トッドは、抗菌剤として可能性のある置換尿素を調製し、スクリーニングの結果、効果的な除草剤であることが判明しました。これが、デュポンの非常に成功した選択性の高いスルホニル尿素除草剤につながりました。CRD のプログラムには、農業用および獣医用の化学物質、細菌学および微生物学的研究が含まれていました。この研究の集大成は、デュポンによるパイオニア ハイブレッド シーズの買収と、デュポンの農薬事業への統合でした。

1950 年代半ば、CRD は植物の窒素固定化学に関する研究を開始しました。この研究は、その後 10 年間にわたって大きな取り組みに発展しました。1963 年、ラルフ ハーディが CRD に加わり、このテーマに関する 100 を超える論文を発表して、デュポンの窒素固定研究を国際的に有名にしました。 ケミカル ウィーク誌はハーディを「科学者と科学管理者の二重の役割を担う国内最高の業績者の 1 人」と評しましたが、このような管理者は 1960 年代から 70 年代にかけて CRD で一般的でした。

発酵 微生物学と選択的遺伝子組み換えは、ポリエステル製造用の新しいモノマーである 1,3-プロピレングリコールの生物学的製造法の CRD 開発にとって重要になりました。この新しいモノマーが利用可能になったことで、プレミアムポリエステルである Sorona の開発と商品化が実現しました。また、特定の機能を実現する非天然ペプチドとタンパク質の合成と、それらの三次構造の予測においても大きな成功を収めました。

新しい蛍光ラベルの合成に基づくDNA 配列決定技術の進歩により、 PCR を使用して細菌のDNAを検査することで細菌を識別するデュポン社のベンチャー企業 Qualicon が誕生しました。この技術により、米国および世界中で 食品サプライチェーンの安全性が大幅に向上しました。

• デイビッド・A・ハウンシェル、ジョン・ケンリー・スミス。科学と企業戦略。デュポンR&D、1902-1980。ニューヨーク：ケンブリッジ大学出版局、1988年。
• JJ ボーニング。ハワード E. シモンズ ジュニア著『オーラル ヒストリー』。フィラデルフィア: 化学遺産財団、1993 年。
• RC ファーガソン。ウィリアム D. フィリップスとデュポン社の核磁気共鳴。核磁気共鳴百科事典、第 1 巻、DM グラントおよび RK ハリス編、pp. 309–13、John Wiley & Sons、1996 年。
• RGバーグマン、GWパーシャル、KNレイモンド。アール・L・ミュッターティーズ、1927-1984。伝記回顧録、第63巻、383-393ページ。ワシントンDC：国立科学アカデミー出版、1994年。
• BC McKusick および Theodore L. Cairns、「シアノカーボン」、Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology、第 2 版、6、625-33 (1965)