敢于突破提出前线轨道理论
福井谦一本来是京都大学工程系的大学生和研究生，他所从事的学习、教学工 作属于应用化学，是一位杰出的实验化学家。他科学兴趣广泛，在燃料化学、催化 工艺学、催化理论、化学反应过程理论以及与分子科学相关的很多边缘学科，都进 行过研究并取得成果。然而，他与众不同的是，特别注重应用化这理论问题的研究， 在量子力学方面造诣很深。这固然与他所在教研室一贯重视基础理论的传统有关， 但更主要的还在于他理论联系实际，把基础研究与应用研究有机地结合起来，找到 突破的方向，形成独特的风格：这就是站在理论的高度，“使经验色彩浓厚的化学 尽可能非经验化”。福井确信，如果没有这种非经验化，化学本身以及它在工业上 的应用，都不可能得到进一步发展。
长期以来，流行于有机化学的传统意子理论，用“整个分子中全部电子分布的 变化来说明化学现象”，并不注重区别看待各个不同轨道和电子“在化学反应中所 扮演的不同角色”。福井谦一则在全面分析各轨道和电子在化学反应中变化的情况 时，抓住主要矛盾，充分看出分子中结合得最松散的电子（即能量最高的电子）在 反应过程中的特殊作用，并以此为突破口，创造性地提出了前线电子和前线轨道理 论。
1951年10月29日，（几乎是福井荣获诺贝尔奖金的30年之前），美国物理学会 的《化学物理》杂志收到福井谦一等三位日本化学家的一篇简短论文，题目是“芳 香烃化学反应活性的分子轨道理论” ，发表在该杂志1952年第4期上，作者在这篇 只有4页的论文中说： “我们发现，电子密度最大的位置最容易受到条电或氧化性 试市剂的进攻”，首次用“特定轨道电子密度同反应活性的关系说明芳香烃每个位 置上反应能力的差别” 。1953年5月31日，该杂志的编辑又收到福井谦一等四位日 本化学家合写的论文“芳香烃、杂环芳烃和其它偶联分子定向的分子轨道理论”， 发表在1954年第8期上。 在以后的著述中，福井继续发展和完善了他的前线轨道理 论。到60年代中期，他与霍夫曼几乎同时而又各自独立地发现，前线轨道的对称性 可以解释以前难以理解的化学反应过程。
福井谦一的前线轨道理论，应用量子力学计算电子密度和描绘能级图的方式， 把简单分子轨道理论向前推进一大步，在不使用大型电子计算机做复杂的精确计算 时，也能较好地推测和解释一些化学反应的条件、产物和反应机理。前线轨道称为 前线轨道；最高占据轨道中的电子在化学反应中具有特殊重要地位，称做前线电子； 反应条件取决于前线轨道的对称性。前线轨道理论计算简单，图象直观，便于理解、 掌握和应用，现已广泛流行于有机合成，生命科学和药物制备等各个领域。而“最 高占据轨道和最低空余轨道的英文首母缩写HOMO和LUMO也已成为有机化学家之间最 常用的基本术语”。
前线轨道理论长期遭到冷遇
“但是，福井的早期理论并未引起人们注意，直到60年代中期，由于霍夫曼和 武德沃德理论的建立方使这一理论受到普遍的重视”。据《科学的美国人》杂志援 引诺贝尔奖金委员会授奖公告说：“早在25年以前，福井谦一就曾提出分子的化学 反应活性在很大程度上受它们束缚得最松散的轨道电子的某些波动必的影响，但是 他的前线轨道理论在当时几乎没有引起化学家们的注意”。
特别值得指出的是，在日本国内，福井谦一教授的创造性科学研究成果受到了 不应有的冷遇。正像西方一家报刊评论的那样，福井的前线轨道理论“在他自己的 国家却未能得到多少人的常识”。事实上，福井有关前线轨道理论的头两篇论文， 首先发表在美国的杂志上，而不是在日本的刊物中，这在一定程度上反映出前线轨 道理论在日本国内的处境。福井自己也坦率地承认，当他的观点“成为新的理论时， 日本人采取了非常保守的态度”，说得客气一点，福井谦一教授的“国仙同行很可 能忽视了”他的这一新理论。
人所共知， 美国的科学杂志是宣告科学新进展的主要媒介。 但是，福井等人 1952年1954年先后在美国《化学物理》杂志上发表的两篇重要论文，并没有引起多 大的反响。不仅在日本国内长期无人问津，而且在西方化学界也很少有人引用，有 些化学家对福井谦一和他的前线轨道理论毫不了解。英国皇家化学会的一本刊物在 介绍1981年诺贝尔奖金获得者时，在福井谦一教授照片下面所写的说明竟是：“福 井，直到大约10年前他的有影响的创造性论著翻译成英文之前，在讲英语的世界中 对他的工作认识是相当不够的”。
“对前线轨道理论做出肯定的评价，经历了漫长而以崎岖的道路”，从第一篇 论文发表到费来明（I．Fleming，著有《前线轨道和有机化学反应》一书）等人的 最初支持，前线轨道理论度过了十分萧条的第一个10年。这与福井因前线轨道理论 荣获诺贝尔奖金后，立即赢得广泛称颂的热烈景象，形成了鲜明的对照。前线轨道 理论最后得到肯定，与1965年武德沃德和霍夫曼提出的“轨道对称性守恒”原理紧 密相关。轨道对称性守恒原理强调化学反应中特殊分子轨道的对称性的作用，而这 种特殊原理强调化学化应中特殊分子轨道的对称性的作用，而这种特殊分子轨道正 是福井所提出的前线轨道。可以认为，这也就是霍夫曼与福井谦一分享1981年诺贝 尔化学奖金的背景。霍夫曼的理论提出之后，欧美化学界对福井谦一的前线轨道理 论给以很大注意，引用福井前线轨道理论也越来越多，例如，武德沃德和霍夫曼的 重要著作《轨道对称性守恒》一书，引用福井的论著有十几篇次。这样一来，日本 国内也开始重视福井谦一在前线轨道理论方面的研究成果。