所獲諾貝爾獎
2001年
諾貝爾化學獎授予美國科學家
威廉·諾爾斯、日本科學家野依良治和美國科學家巴里·夏普雷斯,以表彰他們在
不對稱合成方面所取得的成績。
瑞典皇家科學院的新聞公報說,許多化合物的結構都是對映性的,好像人的左右手一樣,這被稱作
手性。而藥物中也存在這種特性,在有些藥物成份里只有一部分有治療作用,而另一部分沒有藥效甚至有毒副作用。這些藥是消旋體,它的左旋與右旋共生在同一分子結構中。在歐洲發生過妊娠婦女服用沒有經過拆分的
消旋體藥物作為鎮痛藥或
止咳藥,而導致大量胚胎畸形的"
反應停"慘劇,使人們認識到只合成某一特定對映異構體的重要性。2001年的化學獎得主就是在這方面做出了重要貢獻。他們使用一種
對映體試劑或催化劑,只合成特定的一種對映異構體,這叫做不對稱催化合成。2011年12月當選中國科學院外籍院士。
科學貢獻
1968年,諾爾斯發現了用手性膦配體與金屬銠形成的絡合物為催化劑進行不對稱催化氫化的新方法,並最終獲得了有效的
對映體。20世紀70年代初,他的研究被迅速套用於一種治療帕金森症藥物的生產。1971年,Kagan從天然酒石酸出發合成了首例手性在骨架上的中心手性雙膦配體DIOP,從而拉開了手性膦配體設計合成的序幕後來,野依良治進一步發展了不對稱氫化催化劑。夏普雷斯則因發現了另一種催化方法:氧化催化而獲獎。他們的發現開拓了分子合成的新領域,對學術研究和新藥研製都具有非常重要的意義。其成果已被套用到心血管藥、抗生素、激素、
抗癌藥及中樞神經系統類藥物的研製上。現在,在合成中引入不對稱催化合成已成為製藥工業中的關鍵技術。
野依良治在
威廉·諾爾斯的基礎上進行了深入而廣泛的研究,開發出了性能更為優異的
手性催化劑。這些催化劑用於
氫化反應,能使反應過程更經濟,同時大大減少產生的有害廢棄物,有利於環境保護。這些工作對不對稱氫化催化劑在工業上的套用起到極大的推動作用。目前,很多化學製品、藥物和新材料的製造,都得益於野依良治的研究。
創新之處
野依良治的創新在哪裡呢?據他介紹:自然界存在許多光學異構體,這些物質就像人的左右手,立體結構對稱,左右相反,絕不能重合;其氣味、味道以及作用都大相逕庭;一方有益,而另一方就有害;一方是良藥,另一方就是毒藥。例如
酞胺哌啶酮,它一方面有鎮靜作用,可作
安眠藥;但同時它的光學異構體又會導致生物體
畸形發育,孕婦服用就可致嬰兒畸形。
早在150年前,法國科學家帕斯茨爾曾說過,人類沒有單純只合成有益物質的能力。但科學家沒有被這個論斷嚇倒,尋求有益光學異構體的人工合成技術一直是化學家的一大追求。美國的巴里教授用氧化反應催化劑,野依和威廉用
氫化反應催化劑分別實現了光學異構體的
不對稱合成,從而改變了自有化學合成以來的所有化學合成方法,在化學界和化工企業界產生了巨大影響。
野依主張科研要簡單明了,要注意研究的波及效果。他認為沒有波及效應的研究意義不大。他在讀研究生時就開始和野崎教授共同研究分子催化劑。他們把特殊的有機分子與那些能促進化學反應的銅等金屬原子相結合,這種
新型催化劑能把光學異構體的左右手性物質分別合成。但開始時,有益光學異構體的製取率只有10%,直到1980年這一比率才提高到80%。後又經過大約2年時間這個比率提高到了幾近100%。
對實際套用的貢獻
自20世紀80年代起,野依良治的科研成果在日本被大規模採用,用於生產香料和香味
薄荷腦。左手性的薄荷腦氣味好聞,右手性的則沒有這種香氣。1983年野依和高砂香料工業公司合作,確立了只選擇左手性薄荷腦的製造方法。目前高砂公司已成為世界上最大的薄荷腦生產廠家,年產1000噸,可滿足全世界1/3的需求。
過去,藥品和化學品的合成首先是合成包括許多不純物質在內的混合物,然後再設法提純,即費錢費力又給環境造成破壞。而利用
不對稱合成技術製造的幾乎100%是所需的物質。目前這種合成技術已經廣泛套用,如美國
孟山都公司將其用於生產治療帕金森氏症的藥品,日本小野藥品工業公司用它生產
生理活性物質前列腺素,日本第一製藥公司用其生產抗菌素……預計到2003年,套用這種合成技術所產生效益將達到近1500億美元。野依在這一技術的研究過程中,共發表400篇論文,論文被引用次數達2.2萬次以上,這在日本化學家中是獨占鰲頭的。
野依良治-人生信念
要與眾不同
2007年3月17日,野依良治與南理工大學生進行交流時,一位學生提出了這樣一個問題:“如果中國大學生立志於獲得諾貝爾獎,您有什麼建議嗎?” 他對南理工學生提出怎樣能獲得諾貝爾獎的問題相當感興趣,他認為中國大學生很活躍也很有勇氣。他給那些有志於諾貝爾獎的中國大學生提出的建議是,要有勇氣去探索,並且對所從事的科學研究領域感興趣。更為重要的是,要與眾不同。
他說,諾貝爾獎不會在同一課題下授予兩次。先驅們已經指出了通向成功的道路,但是得到成功並不容易。要去尋找新的重要的課題,而不是“流行”的課題,不能跟在別人後面走。一個科學家應該是獨一無二的。
而且野依良治認為,做到獨一無二並不是一件很難的事。他說,做到第一很難,做到唯一很容易。科學研究畢竟不同於
奧林匹克競賽,奧林匹克競賽有著複雜的規則,普通人很難達到高水平。
要有確定的目標
野依良治認為絕大多數大學生都是積極向上的,應該確定自己將來的目標。他告訴大學生們,自己在大學時,就已經在思考將來做什麼,什麼是自己最感興趣的,什麼是自己能做的。有學生問道,有一些學生在大學裡能拿到很高的分數,但後來並未獲得成功,請他給予建議。野依良治回答說,搞科學研究光拿高分是不夠的。
曾在日本的野依良治研究所工作過兩年的南理工化工學院博導張弛教授說,野依良治從周一到周六每天9點到夜裡11點工作,從不間斷。野依自己也說,他把所有的時間都獻給了科學,沒有時間休息。
野依先生自己是在12歲時開始對化學感興趣的,並立志研究化學的。他說,上國中時,父親帶他參加一個新產品展示會,一種新開發的,從水、空氣和煤中提煉的黃色尼龍絲引起了野依的極大興趣。野依看後認為,“化學真是太神奇了,能夠從幾乎什麼都沒有產生出那么多東西來”。
對中國的貢獻
野依良治不僅是一名優秀的化學科學家,同時他也是世界科學界具有領導地位的科學家之一,在為培養中國高級科學人才和促進中日交流作了許多有益的工作。早在1980年代,他就注意到中國的潛力,並呼籲日本乃至全世界的學者關注中國,主張日本與中國科技合作,在以下三個方面對中國科技事業做出了重要貢獻。1.推進中日科技界人員交流。2006年他與中科院聯合發起“中日青年科學家研討會”,旨在促進兩國青年科學家的交流與合作,以培養具有國際影響力的領導型科學家。2.推進RIKEN與中國的科技合作。作為RIKEN的理事長,他重視與中國研究機構和大學的合作。在他的領導下,並經中國政府批准,2010年RIKEN正式設立北京代表處,為進一步推動RIKEN與中國相關機構合作的提供條件。3.人才培養。在擔任
名古屋大學教授期間,他培養了13名中國留學生,多數已經回到中國,為中國的科技發展貢獻力量。他親自邀請了15名中國訪問學者,目前仍與中國學者合作研究。在他的推動下,每年有一批來自中國科學院和大學的研究生以聯合培養博士生(IPA)、攻讀博士學位和博士後研究員等形式來到理化學研究所(RIKEN)研究學習。