广而告之：第二届制药工艺论坛定于10月21-22日召开，敬请期待！
【摘要】由结晶过程中的conglomerate概念和大爆炸(Big Bang) 宇宙理论结合，推导出煤炭、石油和天然气是在地球形成的过程中就产生了，而非教科书上说的化石燃料。
近日收到朋友转发的微信文章《煤炭真是来源于森林吗？～煤炭成因新解》【什么，煤炭竟不是植物变的？看完之后，三观都毁了。作者：马双忱】。（可点击阅读原文查看）
为支持自己的观点，作者提供了许多论据，这里不赘述了。总之，表达了一个观点，石油、煤炭不可能是动物尸体、植物残骸变的，教科书上的说法太不靠谱！
读完之后，心有戚戚焉，但觉得尚不过瘾。趁单位高温假期间，我将自己长久以来的一些想法略为整理，与各位切磋交流。
网上资料“煤炭，简称煤，是远古植物遗骸，埋在地层下，经过地壳隔绝空气，在一定压力和温度条件下长时间作用产生的碳化化石矿物，主要被人类开采用作燃料。而石油和天然气呢？石油的原料是生物的尸体，生物遗体沉降于海底或湖底并被淤泥覆盖之后，氧元素分离，碳和氢则组成碳氢化合物"。
首先，为了表达我的观点，先要介绍一个概念—conglomerate【基础有机立体化学，E.L.伊莱尔，P.181】。这个概念是手性化合物拆分中一个重要概念，是说一对对映体比如（R）和（S）一对映体，不用任何拆分剂，可以自动分开，也意谓光学纯度较好比如ee≥98.0%的手性化合物，在结晶过程中有自我纯化的功能。这就意味着部分结晶过程不仅可以除去杂质，而且对映体可以各自分开，左旋的聚集在一起，右旋的聚集在一起，太神奇了！
举例来说：1848年，Pasteur（巴斯德）先生小心将消旋的酒石酸（结构如图所示）结晶。Pasteur先生观察到，消旋的酒石酸结成两种形状不同的晶体。Pasteur先生借助放大镜，用镊子把不同的晶体分开。由此开创了“有机立体化学”！
具体说来：晶体外消旋体有3种类型，外消旋混合物、外消旋化合物和假外消旋体，如图所示。外消旋混合物是两种相反构型的纯异构体晶体的混合物，在结晶过程中两个异构体分别各自聚集、自发地从溶液中结晶析出；外消旋化合物是两个相反构型的对映体成对地出现在晶体中，取其部分晶体测旋光度仍然是零；假外消旋体则是不同构型的对映体分子混乱无序的排列，类似于冻干溶液。
晶体的外消旋类型
为什么我们强调conglomerate这个概念，因为conglomerate具有自发拆分性质，可不使用手性试剂或手性柱实现拆分。据统计，conglomerate占手性有机固体的5%~10%。即使一个特定外消旋体不以conglomerate形式结晶，它还有可能经过衍生化后转化为conglomerate，例如，大多数氨基酸不是conglomerate，但其衍生物是conglomerate（丙氨酸、色氨酸和亮氨酸的苯磺酸盐是conglomerate，组氨酸的盐酸盐也是conglomerate），进一步拓展了conglomerate的应用范围。
结晶过程中如果加晶种叫做诱导结晶，又叫优先结晶。优先结晶只适用于符合conglomerate性质的物质。我们熟知的氯霉素中间体就没有使用任何的拆分剂，通过诱导结晶就可以实现拆分。
这种现象背后是什么道理呢？晶体从溶液或是液体结晶析出的过程中，由于形成的晶格整齐完美，能量处于最低状态，晶体最稳定（专业人员可以“吉布斯自由能”来理解）。因此结晶不仅可以纯化产品（将杂质留在晶格外），甚至与之呈现镜像的对映体也可以被排除在晶格外。
试想，一对“孪生兄弟”，长得极其相像，居然不用任何拆分剂就能分开。这说明“物以类聚”是宇宙中的一个普遍现象。
其次，我要介绍另外一种理论：大爆炸(Big Bang) 宇宙理论【万物简史】。不知何时何因，宇宙中一个很小很小的点（奇点）轰的一下爆炸开来，整个空间充满像灰尘一样的东西，到处都是，而且温度奇高，达100亿度以上。这些灰尘旋转旋转，温度渐渐冷却。气云体积够大，温度足够高称为恒星比如太阳，由于温度很高，仍在发生核聚变，光芒四射。体积小一点称为行星比如地球。地球形成之初，沸点低的比如氮气、氧气、二氧化碳......上升，熔点高的比如硅酸盐矿石下降成为地（中国的神话故事也有类似表述“清气上扬为天，浊气下沉为地”），而水的沸点居中，凝结在地球表面成为海洋。而地球内部温度仍然很高，几大洲像煎饼一样漂浮在熔浆上（而非漂在海洋上！），这也是地球上有地震、火山、温泉等自然现象的原因【费曼物理学讲义】。而月亮已冷透了（如果有人说，月球上也有地震，你完全可以鄙视他～没知识！)。
当初宇宙中只有质子、中子、电子、光子和中微子等一些基本粒子，这些基本粒子组成化学元素，化学元素组成各种单质或化合物。单质或化合物在形成过程中，会以各种形态呈现。比如碳元素形成的单质有三种形态，石墨、金刚石和煤炭。无定型的叫煤炭，呈层级网状的叫石墨，呈立体形状的叫金刚石。用石墨来做人造金刚石早已变为现实。
从以上大爆炸宇宙理论，结合结晶过程中的“物以类聚”原理，我们可以大胆假设煤炭是地球形成过程中就产生了，换句话说煤炭与天地同时产生，而非植物变化而来！
至于金刚石，石墨，煤炭在某些地方分布比较多的原因？我们可以用类似conglomerate的道理来理解。
用“物以类聚”原理同样也能解释为何澳大利亚多铁矿，为何南非多钻石，为何中国多稀土......顺便说一句，物以类聚是分离纯化的基本原理。
至于石油如何产生，根据宇宙大爆炸理论和物以类聚原理也可解释。每种元素性质各异，有些元素与某些元素就喜欢结合在一起，“臭味相投”。
比如C喜欢与O“疯狂地啮合在一起”生成CO和CO2；再比如Si和O结合在一起形成SiO2，构成地球上岩石的主要成分【费曼物理学讲义】。
同样可以大胆推测C也喜欢和H在一起，CnH2n+2是各种烷烃的化学通式，这类物质我们称之为“石油”！天然气（CH4，又名可燃冰）只不过是最简单的C、H化合物。
尚有以下证据可以支持上述论点：
1，中东地区石油储量丰富，而东海油气田的主要成分是低级烷烃和甲烷。
2，可燃冰埋藏在大洋底部，如果硬要说是木材变来的，还牵强附会“沧海变桑田”，恐怕难以令人信服。
3，近年页岩气开发取得很大突破。页岩气其实就是甲烷。根据前面的理论，我们认为页岩气（甲烷）是在地球形成过程中就形成了，只不过分散在岩石缝隙中。
4，在元素周期表中同一族元素性质相近，比如稀土元素性质十分相近，所以稀土都是伴生矿。C、S性质相近，所以煤炭中易伴生硫磺，含S量是煤品质好坏的一个标准，需要脱硫技术以减少环境污染。
5，煤和石油是有密切关系的。现在煤制油技术进步很快，随着石油化工技术发展，“碳一”化学备受关注，CO在催化剂作用下可以转化为甲醇、乙酸，甲醇可以转化为乙烯、丙烯......
6，煤炭与生石灰加热反应生成电石，电石与氮气反应生成石灰氮(又名氰氨化钙)，进而衍生出多种工业产品。
7，再回头说conglomerate，本意就是砾岩。为何形成砾岩？部分硅酸盐在高温（几千摄氏度）结晶的过程中形成conglomerate。
.......
本人曾撰写过两篇科普文章，其一“阿司匹林是从石头缝中蹦出来的”【公众号:制药工艺论坛】，说的是有机化合物阿司匹林中的C原子来自碳酸钙,说明无机和有机的界限不是那么严格的。其二,“神药”二甲双胍从何而来？【公众号:制药工艺论坛】，说的是二甲双胍来自空气中的氮气和煤炭。多神奇啊！
所谓“绿色工艺”，其宗旨在于发扬工匠精神把事情做到极致，最理想的莫过于将原料中的所有元素“搬”到产物中，资源得到极大利用，不产生任何污染。果真如此，就离我们老祖宗的“道”越来越近了！
写到这里，突然记起大文豪苏东坡的一首诗：“人生到处知何似，应似飞鸿踏雪泥。泥上偶然留指爪，鸿飞哪复计东西。”取之于自然，最后又回归自然，如此而已！
有人会问：想这些有啥用呢？吃饱饭闲的发慌么？！我也反躬自问。后来逐渐明白：煤炭和石油实乃人类主要的能源和资源！人类战争大多为了资源和能源。可以预言一旦能源问题得以解决（寄希望于核能），人们或许可以冲出太阳系，进入广阔的太空世界。
总之，我们认为钻石、石墨、煤炭、石油、天然气，甚至二氧化碳、碳酸盐......都有“亲戚”关系，都是在地球形成的过程中就产生了，是老天爷（称之为“上帝”也未尝不可）给予我们的礼物，需要我们好好珍惜，合理利用!
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