サミュエル・E・ホーン・ジュニア

サミュエル・エメット・ホーン・ジュニア（1924年7月26日 - 2006年2月4日）^[1]は、 BFグッドリッチの研究科学者で、天然ゴムに含まれる主なポリマーであるシス-1,4-ポリイソプレン^[2]をツィーグラー触媒^[3] を用いて初めて合成したことで知られています。イソプレンから合成ゴムを製造する以前の試みは失敗していましたが、1955年にホーンはイソプレンの立体特異的重合により98パーセントのシス-1,4-ポリイソプレンを製造しました。この反応の生成物は天然ゴムとわずかに異なります。少量のシス-1,2-ポリイソプレンが含まれていますが、物理的特性は天然ゴムと区別がつきません。^[4]

ホーンの合成ポリイソプレンとポリブタジエンの開発の重要性は、これらのポリマーの生産にすぐに見ることができます。2008年のポリブタジエンの世界生産量は2,042,000トンでした（生産能力と生産量でSBRに次ぐ）。ポリイソプレンの生産量は611,000トンでした（ロシア415,000、アジア78,000、米国90,000、ヨーロッパ25,000）。^[5]

ホーンは1924年7月26日、フロリダ州ジャクソンビルで生まれた^[6]。フロリダ州タンパで育った。1949年にスー・ロスと結婚し、4人の子供に恵まれた。

彼は幼いころから化学に興味を示していました。5、6歳のとき、友達と化学セットで遊びました。実験は時々不快な臭いやその他の問題を引き起こしましたが、それでも両親はホーン少年が化学への興味を追求することを奨励しました。

ホーンは2006年2月4日にオハイオ州コロンバスで亡くなった。^[7]

ホーンは1942年にタンパのヘンリー・B・プラント高校を卒業。エモリー大学に入学したが、第二次世界大戦により大学での学業は中断された。1943年7月に米海軍に入隊し、1946年まで勤務。中尉（JG）の階級で非活動的身分に解除された。

彼はエモリー大学に戻り、1947年に学士号、1948年に修士号、1950年に博士号を取得しました。エモリー大学在学中、1947年から1950年まで有機化学を教えていました。また、1946年から1950年まで研究フェローシップに所属していました。ホーンは、博士号を取得したら教職に就くつもりでした。学界に入る前に産業界で研究経験を積むようにとのアドバイスを受け、そのアドバイスに従って、 1950年にオハイオ州ブレックスビルにあるBFグッドリッチ社の研究開発センターに就職しました。1953年に昇進し、1960年に再び研究員、1968年に上級研究員に昇進しました。

1982 年、BF グッドリッチは戦略方針を変更し、合成ゴム事業をポリサー社に売却しました。グッドリッチ社はゴム研究にあまり力を入れなくなっていました。ホーン氏はゴム研究に主な関心があったため、ポリサー社に入社することを決意しました。同氏は 1987 年にポリサー社を退職しました。

1954 年、グッドリッチ・ガルフ・ケミカルズ社の合弁会社が設立された直後、カール・ツィーグラー教授からエチレンの重合用の彼の新しい触媒システムを調査するためのオプション契約が得られた。ホーンは休暇から研究センターに呼び戻され、すぐに仕事に取り掛かった。彼は、BF グッドリッチがカール・ツィーグラーから受け取る情報を実践に移す任務を与えられた。エチレンの重合、および他のアルファオレフィンの重合に関する主張を検証した後、ホーンはポリエチレンの密度を制御する手段としてエチレンを他のオレフィンと共重合した。共重合が成功したことで、彼は、一般的なゴムの配合で硫黄で加硫できる共重合体を得ることを考え、エチレンとイソプレンとの共重合を試みることにした。ツィーグラー教授は彼の触媒によるジエンの重合については報告しなかったが、ホーンは純粋な炭化水素ジエンから共重合体またはホモポリマーを製造できない理由はないと考えていた。^[8]実際、カール・ツィーグラーはジエンの重合には失敗したと言っていた。ホーンの探究心と決断力で、彼はエチレンとイソプレンの共重合を試みた。ホーンはエチレン/イソプレン共重合体を赤外線分析にかけた。分析責任者のジム・シップマンが赤外線スペクトルを調べたところ、すぐにホーンに電話をかけてこう言った。「私たちを騙そうとしているのですか? 天然ゴムは見ればわかります!」サンプルを分別すると、シス-1,4-ポリイソプレンとポリエチレンの混合物であることがわかった。イソプレンが重合したことは予想外ではなかったが、立体制御の高度さは予想外だった。彼らはすぐにこの発見の重要性を認識し、ジエンの重合に関連する化学と変数を解明するための集中的なプログラムを開始した。

天然ゴムの複製に成功することは、多くの科学者がほぼ 100 年にわたって追い求めてきた目標でした。第二次世界大戦中は、この合成を達成することを目的とした大規模な合成ゴム プログラムが実施されました。第二次世界大戦中、軍用の天然ゴムの供給は限られていました。これは、世界中の多くのゴム農園が日本軍に占領されていたため、連合軍は天然ゴム農園を利用できなかったためです。

プロセスが明確に定義されたため、50 グラムの実験室バッチから 1 トン規模の生産へのプロセスのスケールアップが開始されました。6 か月も経たないうちに、彼らはプロセスを生産規模の量にスケールアップし、バスとトラックのタイヤを製造して、高速道路のサービス条件でそれらを走らせました。テスト結果では、合成シス-1,4-ポリイソプレンは本質的に天然ゴムと同等であることが明確に示されました。工場での試験中、ゴム混合試験中に工場の担当者が、実験用ゴムは何も新しいものではなく、天然ゴムと同じように混合できるとコメントしているのを聞いて、研究チームは喜びました。

ポリイソプレンの立体制御を発見した後、彼はブタジエンやその他の多くのアルキルブタジエンの重合と立体制御を発見しました。ブタジエンの重合により、シス-1,4-およびトランス-1,4-ポリブタジエン、およびビニル側鎖を持つ1,2-ポリブタジエンの3つの基本構造が得られます。これらの3つの基本構造から、シスおよびトランス1,4-ポリブタジエン、アイソタクチック、シンジオタクチック、アタクチック1,2-ポリブタジエンという5つの構造的に異なるポリマーが生まれます。これらのポリマーはすべて純粋な形で単離されています。

ホーンは、ツィーグラー触媒変数とその他のプロセス変数、およびそれらがポリブタジエン構造に与える影響を研究しました。彼は、四塩化チタンと有機アルミニウムの比率を適切に選択することで、さまざまなシスおよびトランス混合構造が得られることを実証しました。四塩化チタンを四ヨウ化チタンに置き換えることで、90～95% のシス-1,4-構造を持つポリブタジエンが得られました。

コバルト塩をベースとした触媒は、シス-1,4-ポリブタジエンの製造に非常に役立ちました。多くのコバルト塩が適していましたが、ホーンはコバルトオクトエートを使用しました。彼は、コバルトが不均一条件でも均一条件でも機能できることを示しました。彼は、-78 °C で 99.8% のシス-1,4 構造を持つポリブタジエンを製造しましたが、これは彼がこれまでに見た中で最も高いシス-1,4 構造の割合でした。彼は、最高の割合のシス-1,4 ポリマーを生成するための触媒に対する温度、溶媒、およびその他の添加剤の効果を定義しました。彼は他の多くのアルキルブタジエンを研究しました。彼は、2-エチル、2-プロピル、2-アミル、2-t-ブチル、2,3-ジメチルブタジエンなどを重合しました。

1969年、炭化水素化学に関するゴードン会議の議長を務めた。1974年、アメリカ化学会よりパイオニア賞受賞。1978年、アメリカ化学会デトロイト支部よりミジリーメダル受賞。1980年、チャールズ・グッドイヤーメダル受賞。^[9] 1982年、エモリー大学より名誉理学博士号受賞。^[10]