編譯 許林玉
對于制藥行業(yè)或化工領(lǐng)域來說,將碳原子結(jié)合在一起是構(gòu)建復(fù)雜分子的基礎(chǔ)。2010年,三種最重要的反應(yīng)的創(chuàng)立者共同分享了諾貝爾化學(xué)獎,他們都使用了稀有金屬鈀作為催化劑。日本化學(xué)家根岸英一便是其中之一。據(jù)估計,在當(dāng)今制藥業(yè)的所有反應(yīng)中,至少有1/4使用了他創(chuàng)立的交叉偶聯(lián)反應(yīng)。2021年6月,根岸英一溘然長逝,享年85歲。
碳原子的穩(wěn)定性使其很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。過去,有機(jī)化學(xué)家的研究重點(diǎn)就是將碳變得更活潑,但這會產(chǎn)生不必要的副產(chǎn)物,而且對藥物或塑料等較大結(jié)構(gòu)無濟(jì)于事。20世紀(jì)70年代,根岸英一設(shè)計了一種反應(yīng),使兩個中間分子都與金屬催化劑結(jié)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(zhàn)結(jié)束時,他隨家人一起回到日本。在求學(xué)期間,他脫穎而出,提前一年被精英學(xué)校湘南高中錄取,并在17歲時考取東京大學(xué)。
1958年從東京大學(xué)畢業(yè)后,根岸英一進(jìn)入合成聚合物企業(yè)帝人公司,但他很快發(fā)現(xiàn)自己的有機(jī)化學(xué)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(xué)金,并于1963年獲賓夕法尼亞大學(xué)博士學(xué)位。之后,他回到帝人公司,但全身心投入學(xué)術(shù),并于1966年重返美國,進(jìn)入普渡大學(xué)做博士后,師從赫伯特?布朗(Herbert Brown)。他差點(diǎn)兒就與日本有機(jī)化學(xué)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(xué)的理查德?赫克(Richard Heck)共同獲得了諾貝爾化學(xué)獎。
根岸英一心氣平和、與世無爭,與性情古怪、爭強(qiáng)好勝的布朗形成鮮明的對比。他在后來形容自己的導(dǎo)師時,認(rèn)為布朗是“真正探索化學(xué)的大師”。六年后,他進(jìn)入錫拉丘茲大學(xué)任教,專注于研究碳分子有效結(jié)合問題。從20世紀(jì)中期開始,銅等過渡金屬被用作反應(yīng)的催化劑,而到了20世紀(jì)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(fā)表了一系列介紹新方法的論文,這種方法用有機(jī)鋅化合物、鈀或鎳催化劑與有機(jī)鹵化物結(jié)合。當(dāng)這兩個分子與鈀結(jié)合時,鹵素和鋅被剝離出來。這樣,兩個有機(jī)分子就形成了新的碳-碳鍵。
此時,根岸英一已經(jīng)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(yīng)可以重復(fù)使用鈀催化劑,而且比早期的偶聯(lián)技術(shù)更具針對性,因此可減少副產(chǎn)物的數(shù)量。如今,根岸偶聯(lián)反應(yīng)仍然是制造大分子有機(jī)化合物使用最廣泛的技術(shù)之一,在天然產(chǎn)品的合成中同樣應(yīng)用廣泛。該反應(yīng)還用于開發(fā)新型抗生素和制造農(nóng)用抗真菌劑,甚至用于制造電腦顯示器中的發(fā)光二極管等。
1979年,根岸英一回到普渡大學(xué),正好見證了布朗榮獲諾貝爾化學(xué)獎。在接下來的40年,他一直任職于普渡大學(xué)。在這里,根岸英一以平易近人著稱,他的大門永遠(yuǎn)敞開,但他也會毫不留情地督促學(xué)生要學(xué)有所成。他曾于2010年被授予日本文化勛章。
鈀催化交叉偶聯(lián)反應(yīng)徹底改變了有機(jī)合成,并重塑了一個完整的科學(xué)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(yīng)用。在整個職業(yè)生涯中,他一直強(qiáng)調(diào)保持工作與生活平衡的重要性。他認(rèn)為幸福取決于四個關(guān)鍵要素:身體健康,家庭美滿,事業(yè)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(jīng)》(盡管他并非基督教徒)、指導(dǎo)手冊和詩歌等。
資料來源 Nature