編譯 許林玉

對于制藥行業或化工領域來說,將碳原子結合在一起是構建復雜分子的基礎。2010年,三種最重要的反應的創立者共同分享了諾貝爾化學獎,他們都使用了稀有金屬鈀作為催化劑。日本化學家根岸英一便是其中之一。據估計,在當今制藥業的所有反應中,至少有1/4使用了他創立的交叉偶聯反應。2021年6月,根岸英一溘然長逝,享年85歲。
碳原子的穩定性使其很難與其他物質發生反應。過去,有機化學家的研究重點就是將碳變得更活潑,但這會產生不必要的副產物,而且對藥物或塑料等較大結構無濟于事。20世紀70年代,根岸英一設計了一種反應,使兩個中間分子都與金屬催化劑結合,最終分離并形成碳-碳鍵。
根岸英一于1935年出生在中國東北。第二次世界大戰結束時,他隨家人一起回到日本。在求學期間,他脫穎而出,提前一年被精英學校湘南高中錄取,并在17歲時考取東京大學。
1958年從東京大學畢業后,根岸英一進入合成聚合物企業帝人公司,但他很快發現自己的有機化學知識與同事們不一樣,在公司的鼎力支持下,他獲得了富布賴特獎學金,并于1963年獲賓夕法尼亞大學博士學位。之后,他回到帝人公司,但全身心投入學術,并于1966年重返美國,進入普渡大學做博士后,師從赫伯特?布朗(Herbert Brown)。他差點兒就與日本有機化學家鈴木章成為同僚,但就在一年前,鈴木章離開了布朗的研究小組。不過,他仍然與鈴木章以及特拉華大學的理查德?赫克(Richard Heck)共同獲得了諾貝爾化學獎。
根岸英一心氣平和、與世無爭,與性情古怪、爭強好勝的布朗形成鮮明的對比。他在后來形容自己的導師時,認為布朗是“真正探索化學的大師”。六年后,他進入錫拉丘茲大學任教,專注于研究碳分子有效結合問題。從20世紀中期開始,銅等過渡金屬被用作反應的催化劑,而到了20世紀60年代末,他又開始使用鈀作為催化劑,其目的都是為了找到合適的可以被催化的碳分子。
在1976年至1978年間,根岸英一發表了一系列介紹新方法的論文,這種方法用有機鋅化合物、鈀或鎳催化劑與有機鹵化物結合。當這兩個分子與鈀結合時,鹵素和鋅被剝離出來。這樣,兩個有機分子就形成了新的碳-碳鍵。
此時,根岸英一已經能夠用一種簡單的方法制造各種分子,而且成本低、效率高。反應可以重復使用鈀催化劑,而且比早期的偶聯技術更具針對性,因此可減少副產物的數量。如今,根岸偶聯反應仍然是制造大分子有機化合物使用最廣泛的技術之一,在天然產品的合成中同樣應用廣泛。該反應還用于開發新型抗生素和制造農用抗真菌劑,甚至用于制造電腦顯示器中的發光二極管等。
1979年,根岸英一回到普渡大學,正好見證了布朗榮獲諾貝爾化學獎。在接下來的40年,他一直任職于普渡大學。在這里,根岸英一以平易近人著稱,他的大門永遠敞開,但他也會毫不留情地督促學生要學有所成。他曾于2010年被授予日本文化勛章。
鈀催化交叉偶聯反應徹底改變了有機合成,并重塑了一個完整的科學分支。然而,根岸英一深知自己的工作極為重要,因此拒絕為自己的成果申請專利,而是希望它能得到廣泛應用。在整個職業生涯中,他一直強調保持工作與生活平衡的重要性。他認為幸福取決于四個關鍵要素:身體健康,家庭美滿,事業有成,并且至少擁有一個持久的愛好。根岸英一熱愛閱讀,身邊的任何文字都可以成為他的讀物,如《圣經》(盡管他并非基督教徒)、指導手冊和詩歌等。
資料來源 Nature