幾十年磨礪,鑄就今日榮耀

文章編號：1005-6629(2010)12-0004-03

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

2010年諾貝爾化學獎，由美國與日本的三位科學家理查德·海克(Richard F-Heck)，根岸英一(Ei-iehi Negishi)及鈴木章(Akira Suzuki)分享，獲獎理由是“有機合成中鈀催化交叉偶聯(lián)”研究。

理查德·海克，美國公民。1931年出生于美國麻省斯普林菲爾德(Springfield)，1954年從美國加州大學洛杉磯分校獲得博士學位。現(xiàn)為美國特拉華大學名譽退休教授。

根岸英一，日本公民。1935年出生于中國長春，1963年從美國賓夕法尼亞大學獲得博士學位，現(xiàn)為美國普渡大學化學系特聘教授。

鈴木章，日本公民。1930年出生于日本北海道，1959年從日本北海道大學獲得博士學位，現(xiàn)為北海道大學名譽退休教授。

根岸和鈴木都曾在上世紀60年代師從美國的哈佛·布朗教授，布朗是1979年諾貝爾化學獎的獲得者。31年后。他的兩個弟子延續(xù)了他的榮耀。

1眾望所歸的獲獎成果

評審委員會在頒獎詞中認為“這是當今最精湛的化學技術(shù)之一，它為化學界提供了一個更為精確和有效的工具，極大地提高了化學家們創(chuàng)造先進化學物質(zhì)的可能性”，還盛贊“科學家們在實驗室中的非凡創(chuàng)造賦予了化學這個傳統(tǒng)學科以藝術(shù)的價值”。

人們早在自然界中發(fā)現(xiàn)，一些生物能夠制造出結(jié)構(gòu)非常復雜的大分子，這些大分子物質(zhì)有時會有劇毒，是生物進行自我保護的武器。同時，這些物質(zhì)也有可能為人所用，開發(fā)出各類抗生素等。但是自然形成的這些物質(zhì)太過稀少，如何在實驗室中實現(xiàn)這些復雜的功能大分子的人工合成，是有機化學家們面臨的重大問題。有機化學最主要的反應(yīng)就是碳原子之間化學鍵的生成和斷裂，碳原子的不同組合能夠形成結(jié)構(gòu)非常復雜、性質(zhì)各不相同的分子。通常情況下，由于碳原子很穩(wěn)定，涉及兩個碳原子之間的化學反應(yīng)條件要求便會很苛刻，比如需要高溫和高壓，這樣就增加了實際操作的難度和危險性，提高了商業(yè)成本，并且可能伴隨的許多副反應(yīng)大大降低了反應(yīng)效率。顯然這不是化學家們所樂意看到的。

在三位科學家發(fā)展的鈀催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng)中，在金屬鈀的作用下，碳原子相連實現(xiàn)了，并且反應(yīng)條件不像以前那么苛刻，反應(yīng)速度也更快。這就向化學家提供了精致和有效的工具，大大提升了合成復雜化學物質(zhì)的可能性。

概括來說，鈀催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng)可以分為三步。首先，金屬鈀作為一種過渡金屬與有機分子中的碳原子連接上，形成金屬鈀的配合物(氧化加成)。然后，該配合物和另外一個有機分子，通過配體交換或轉(zhuǎn)金屬化作用，形成一種新的鈀配合物。至此，一個鈀上連接了兩個來自不同分子上的碳原子，這樣就為兩個碳之間相連提供了機會。第三步，將鈀從兩個碳中間撤出來(還原消除)，兩個反應(yīng)分子就連接在一起了，同時也再生金屬鈀，完成了催化循環(huán)。

這一催化偶聯(lián)反應(yīng)具有如下特點：可允許多種活性官能團存在，縮短了反應(yīng)步驟；可進行高度的區(qū)域或立體選擇性的反應(yīng)，對于生成特殊的手性分子十分有用；沒有很多副產(chǎn)物，使得后處理容易。

2學界的高度評價

美國化學會主席約瑟夫·弗朗西斯科說：“這就是偉大的化學。他們值得獲獎，他們的成就已得到廣泛應(yīng)用，為化學家的工具箱里增添了新工具。”

《美國化學會會刊》主編Peter J.Stang教授說：“鈀催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng)是最重要的實現(xiàn)碳碳鍵形成的反應(yīng)，它在生物有機化學、藥物化學、材料化學及有機合成等方面都有廣泛應(yīng)用。因此，這是個理所當然并且十分恰當?shù)闹Z貝爾獎”。

2001年諾貝爾化學獎得主野依良治說，他們的獲獎成果不僅有學術(shù)價值，應(yīng)用范圍也很廣，已經(jīng)成為支撐制藥、材料化學等現(xiàn)代工業(yè)文明的巨大力量。

獲獎?wù)咧焕聿榈隆ず湛怂诘奶乩A大學教務(wù)長湯姆·阿普爾(Tom Apple)認為，赫克教授及同事開發(fā)出了“非常尖端”、能夠幫助科學家研制潛在癌癥藥物和治療方案的工具，這是一項“極大成就”：特拉華大學化學和生物化學系教授道格拉斯·泰伯(Doudas Taber)說，所有制藥工業(yè)、影印石板術(shù)以及計算機芯片的制造都依賴于碳碳鍵的形成，這項成果降低了使用這些技術(shù)進行工業(yè)生產(chǎn)時的成本。

3諾獎得主的獲獎感想

鈴木章教授在北海道大學舉行的記者會上謙虛地說： “全靠大家。這不僅離不開我所屬的研究團隊、我的學生以及北海道大學的功勞，也是從事各個化學領(lǐng)域的研究者們所取得的成果。”身穿藏青色西裝的鈴木章在記者會上略顯緊張地說，“大學里的研究者們都希望自己的研究能對社會有所貢獻，但并不是想做就可以做到的。我們之所以能做到是因為非常幸運。”從醫(yī)藥品到液晶電視，鈴木章的研究成果對人類生活的諸多領(lǐng)域作出了貢獻。鈴木章在記者會上也重復著常對學生說的口頭禪： “要做能夠登上課本的研究，即使不順利也不要緊。要做誰都沒做的研究。”

另一位諾貝爾獎得主根岸英一則在美國家中接受了共同社的電話采訪，他細細咀嚼著獲獎的喜悅：“諾貝爾獎對我來說是童話般的存在，而如今這一夢想終于實現(xiàn)。”當被問及獲獎感想時，根岸英一說。這并不完全在預料之外，自己的努力得到認可并不是件不可思議的事。他還透露， “8年前，恩師曾希望鈴木章與根岸英一被列入諾貝爾獎推薦名單”。

赫克目前正在菲律賓，接到獲獎的電話通知時，赫克感到很高興但并不十分吃驚。畢竟他們的成果已被認為應(yīng)該獲得很高的榮譽。不過赫克仍認為，對他們的研究成果而言，能夠獲得諾貝爾獎是“一個非常完美的結(jié)局”。

4鑄就輝煌的法寶

濃厚的興趣、科學嚴謹?shù)膽B(tài)度和一如既往的堅持精神是他們鑄就輝煌的三大法寶。

20世紀50年代，德國的一家化學公司使用金屬鈀將乙烯轉(zhuǎn)化為乙醛的做法引起了赫克的巨大興趣。而當時赫克正供職于美國一家化學公司，他開始研究將鈀為催化劑，讓鹵代芳烴和乙烯基的衍生物發(fā)生反應(yīng)，從而實現(xiàn)碳碳鍵的偶聯(lián)。他先后寫了一系列的論文介紹自己的研究成果，發(fā)表在《美國化學會會刊》上。引人注意的是，他是單槍匹馬進行這些研究的，每篇論文的作者都只有他一個人。他的工作在初期甚至連美國的自然科學基金都沒有申請到，沒有得到學界的認可，但他依然堅持，直到后來自己的工作在社會上影響日益擴大。

根岸英一是真正熱愛化學的人，他對生活沒有奢求，開著兩萬元的車也很滿足，他的樂趣就是化學。據(jù)他的學生回憶。根岸英一從來不看電視，還是個計算機盲，一直保持著半個世紀前的生活方式。若要用計算機發(fā)郵件與人聯(lián)絡(luò)，他只能寫在紙上，讓秘書輸入計算機。如果讓他自己用計算機發(fā)郵件，幾句簡單的話可能需要折騰半小時以上。但他對學生十分嚴厲，對科研十分嚴謹，加之幾十年如一日的堅持成就了今日的諾獎輝煌。

鈴木教授曾在記者會上謙虛地表示自己的成功歸功于研究團隊的努力和幸運女神的眷顧，但在學界鈴木教授的嚴謹治學態(tài)度卻是聲名遠播。鈴木教授的論文數(shù)量不多，且大都以日文的形式發(fā)表在了日本的學術(shù)刊物上。但是，他的研究非常嚴密，做出來的結(jié)果經(jīng)得起反復推敲。為了證實自己的研究結(jié)果具有可重復性，鈴木教授不惜購買全套的新實驗設(shè)備，用外部的試劑來重復實驗，在證明實驗結(jié)果完全沒有問題后，他才發(fā)表論文。

5諾獎給我們的啟示

在進人21世紀后的10年中，先后已經(jīng)有6名日本人獲得“諾貝爾化學獎”，4人摘得“諾貝爾物理學獎”。輝煌的成就讓我們不禁發(fā)問： “他們何以取得如此成就?”“我們的問題出在哪里?”鈴木章教授曾對記者說：“日本是個沒有什么資源的國家，我們只有人，只能依靠人的努力獲取各種知識。理科的發(fā)展對于國家來說十分重要。”諾貝爾化學獎得主野依良治認為：獲獎的成果出自日本的強勢研究領(lǐng)域，表明日本的科研實力得到了認可。這個領(lǐng)域有許多優(yōu)秀的日本研究人員，他們兩位便是其中杰出代表，這對日本化學界來說是值得自豪的事情。日本在二戰(zhàn)之后，特別是20世紀60年代開始派大量留學生遠赴歐美，學習西方的先進科學技術(shù)，接受歐美的文化教育。之后很長一段時間，持續(xù)有日本人在美國大學讀博士、做博士后研究。日本政府重視基礎(chǔ)研究，科研投入十分巨大。他們的科研工作者可以在一個領(lǐng)域花上十幾年甚至幾十年的時間去研究，而不注重短期的經(jīng)濟效益和回報，更不一定和獲獎、評比聯(lián)系在一起，加之他們嚴謹、持久的治學態(tài)度，逐漸營造了肥沃的學術(shù)土壤。

伴隨著我國經(jīng)濟社會的飛速發(fā)展，自然科學領(lǐng)域的進步也舉世矚目。特別是進入新世紀以來，中國在化學領(lǐng)域的進步非常迅速，成為國際學術(shù)界的重要力量，得到了國際化學界的認可。但是我們也必須清醒地看到：我國的論文雖然數(shù)量巨大，但是真正高質(zhì)量的論文還相對較少；許多研究工作缺乏原創(chuàng)性，很多僅是對他人工作細枝末節(jié)的修補和延伸；科研風氣略顯浮躁，缺乏科學研究的持續(xù)性和系統(tǒng)性，科研成果與各種因素的聯(lián)系使得很多工作急功近利，缺乏深入、持久、系統(tǒng)、全面的研究態(tài)度。

相信經(jīng)過追求卓越的一代代科研工作者的不懈努力和政府的大力、長期投入，在不遠的將來，中國學者也一定能夠站在諾貝爾獎的領(lǐng)獎臺上。