兩度獲得諾貝爾獎的“牛人”如何煉成

文|徐緩

在2022年諾貝爾化學(xué)獎三位獲獎?wù)咧校幸晃粌纱潍@得諾貝爾獎的“牛人”，他就是卡爾·巴里·夏普萊斯。2001年，他曾因“在手性催化氧化反應(yīng)領(lǐng)域的工作”獲得了諾貝爾獎。2022年，他因提出點擊化學(xué)的概念再次獲得諾貝爾獎。這位81歲的科學(xué)家是如何成長起來的？兩度獲得諾貝爾獎的實力如何練就？

夢想成為船長的醫(yī)學(xué)生被有機化學(xué)“拐跑了”

夏普萊斯1941年出生于美國賓夕法尼亞州費城，1968年獲得美國斯坦福大學(xué)博士學(xué)位，隨后在斯坦福大學(xué)和哈佛大學(xué)從事博士后研究，1984年當(dāng)選為美國藝術(shù)與科學(xué)院院士，1985年當(dāng)選為美國國家科學(xué)院院士，現(xiàn)為美國斯克利普斯研究所教授。

不同于一些從小立志于科學(xué)研究的“大佬”，小時候的夏普萊斯并沒有料到自己會在化學(xué)界“發(fā)光發(fā)熱”，甚至在大學(xué)的最后一個學(xué)期，他還是一名醫(yī)學(xué)預(yù)科專業(yè)的學(xué)生。

在學(xué)業(yè)之外，對大海的熱愛驅(qū)使著他從小就夢想著成為一艘漁船的船長。2001年12月，在獲得諾貝爾化學(xué)獎后，夏普萊斯曾在斯德哥爾摩大學(xué)瑞拉大講堂的演講中分享了自己小時候的夢想。他告訴臺下的聽眾，自己小時候最大的理想就是擁有屬于自己的漁船，可以出海釣上一條罕見的腔棘魚。

夏普萊斯

1959年秋天，夏普萊斯作為一名醫(yī)學(xué)預(yù)科生進(jìn)入達(dá)特茅斯學(xué)院就讀，很快就被有機化學(xué)深深吸引。大一的時候，他在一次滑雪事故中摔斷了腿，整個學(xué)期都拄著拐杖蹣跚地去圖書館學(xué)習(xí)有機化學(xué)。“我不僅喜歡它，還能記住與它相關(guān)的一切?！彼f，“我不認(rèn)為他們會問出一個我回答不了的問題?！?/p>

夏普萊斯當(dāng)時的化學(xué)教授湯姆·斯賓塞表示：“在135名本科生中，他是最優(yōu)秀的。”那時，化學(xué)試劑庫基本上對所有學(xué)生開放，對夏普萊斯而言，化學(xué)品是無法抗拒的誘惑。

“像我這樣的人，一旦進(jìn)入實驗室，就會真正墜入愛河?！毕钠杖R斯回憶道，“我記住了試劑庫里所有化學(xué)藥品的氣味?！?/p>

在看到夏普萊斯在化學(xué)方面的天賦后，斯賓塞開始鼓勵他攻讀化學(xué)領(lǐng)域的研究生學(xué)位?！坝幸惶焖赣H打電話給我說：‘你對這孩子做了什么？’”斯賓塞回憶道。在這位父親眼中，夏普萊斯會在畢業(yè)后繼承自己外科醫(yī)生的事業(yè)。

本科畢業(yè)后，夏普萊斯進(jìn)入斯坦福大學(xué)攻讀研究生學(xué)位，隨后又在該校做有機金屬化學(xué)的博士后。

對他而言，在斯坦福期間對人生最有影響力的一件事是在一次海灘派對上遇到了妻子簡·杜依舍。在一次采訪中，夏普萊斯將自己的成就歸功于妻子，“點擊化學(xué)”中的“點擊（click）”一詞也是簡和他一起構(gòu)想敲定的。

“失去”一只眼睛也不能阻擋他對化學(xué)的熱愛

1970年，夏普萊斯開始在麻省理工學(xué)院擔(dān)任助理教授。然而，不幸發(fā)生了，在一場事故中，他“失去”了一只眼睛。

一天深夜，他準(zhǔn)備回家，離開實驗室前正好停下來檢查一個研究生的工作情況。當(dāng)他把用火焰密封的核磁共振管舉到燈光下時，裝有液氧的試管瞬間爆炸。由于來不及躲開，夏普萊斯的眼角膜被玻璃割傷，眼球也被部分刺破。

接下來的兩周，蒙著雙眼的夏普萊斯只能在醫(yī)院里度過。如果不幸得了交感性眼炎，他的雙眼很可能將同時受到創(chuàng)傷。盡管夏普萊斯受傷的眼睛視力再也沒能恢復(fù)，但能完整保留另外一只眼睛的視力已經(jīng)讓他很慶幸了。

后來，夏普萊斯將這段經(jīng)歷寫成一篇文章與大家分享。他表示，這起事故的教訓(xùn)很明顯：“在實驗室里，永遠(yuǎn)都沒有借口不認(rèn)真佩戴好安全防護(hù)鏡?！?/p>

不過，“失去”一只眼睛并不能阻擋夏普萊斯對化學(xué)的熱愛。在他的朋友、學(xué)生和同事眼中，“古怪”“非常規(guī)”“與眾不同”這樣的形容詞不足以形容這位化學(xué)狂人，他們最終得出的描述是他“像一個分子一樣思考”。這句短語源于夏普萊斯本人，在他教授本科生有機化學(xué)的時候，他曾建議學(xué)生們這么做。

兩獲諾獎的科學(xué)家為中國化學(xué)事業(yè)作出重要貢獻(xiàn)

2001年，憑借在手性催化氧化反應(yīng)方面的卓越貢獻(xiàn)，夏普萊斯和美國科學(xué)家威廉·諾爾斯、日本科學(xué)家野依良治一起獲得該年度的諾貝爾化學(xué)獎。諾爾斯與野依良治分享諾貝爾化學(xué)獎一半的獎金，夏普萊斯獲得另一半。同年，夏普萊斯還獲得了富蘭克林獎?wù)潞臀譅柗蚧瘜W(xué)獎。

2001年，夏普萊斯領(lǐng)取諾貝爾獎

這次令他再度斬獲諾貝爾獎的點擊化學(xué)則是夏普萊斯于1998年初步提出并在其后逐步完善的一個合成概念，其核心理念是：合成化學(xué)要以分子功能為導(dǎo)向，通過小單元的簡便拼接，快速可靠地完成各種各樣分子的化學(xué)合成。

基于點擊化學(xué)的概念，夏普萊斯的團(tuán)隊分別在2002年、2014年發(fā)現(xiàn)了兩個最具代表性的反應(yīng)：一價銅催化的疊氮化物-端炔烴環(huán)加成反應(yīng)（CuAAC）和六價硫氟交換反應(yīng)（SuFEx）。點擊化學(xué)也很快成為了藥物開發(fā)、分子生物學(xué)等諸多領(lǐng)域中最為有用和引人注目的合成理念之一，極大地促進(jìn)了材料化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)、藥物化學(xué)、超分子化學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展。

由于夏普萊斯在不對稱催化，特別是點擊化學(xué)方面的突出貢獻(xiàn)，2019年美國化學(xué)會授予其普里斯特利獎?wù)拢摢務(wù)率敲绹瘜W(xué)學(xué)會所授予的最高榮譽。在獲得普里斯特利獎?wù)潞?，夏普萊斯表示：“我只是一個化學(xué)家，我的一生都在努力讓化學(xué)家能做得更好?！?/p>

除了任美國斯克利普斯研究所教授外，夏普萊斯還是中科院上海有機化學(xué)研究所特聘教授。30多年來，夏普萊斯與中國科學(xué)家保持著密切的交流，與中國高校和科研院所保持著深入的合作，一直關(guān)注和支持中國化學(xué)事業(yè)的發(fā)展，與幾代中國有機化學(xué)家建立了深厚的友誼。

自2016年以來，夏普萊斯教授與中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所簽署了特聘教授協(xié)議，并建立了獨立的點擊化學(xué)實驗室，開展獨具特色的有機氟點擊化學(xué)研究。幾年間，其團(tuán)隊已在疊氮分子快速合成方面取得了突破性進(jìn)展。

鑒于夏普萊斯為推動中國化學(xué)界和國際的合作所作出的重要貢獻(xiàn)，2017年，他被授予“中國化學(xué)會榮譽會士”稱號。2019年，夏普萊斯當(dāng)選為中國科學(xué)院外籍院士。

兩度獲得諾獎的科學(xué)家

居里夫人出生于波蘭，分別于1903年和1911年獲得諾貝爾獎，一次是物理學(xué)獎，一次是化學(xué)獎。她是歷史上首位兩次獲得諾貝爾獎的科學(xué)家。

1901年出生于美國，分別于1954年和1962年獲得諾貝爾獎。身為化學(xué)家的萊納斯·鮑林第一次獲得的是化學(xué)獎，第二次獲得的是和平獎。

約翰·巴丁是美國物理學(xué)家，他分別于1956年和1972年獲得諾貝爾物理學(xué)獎，是首位在同一領(lǐng)域再次獲諾獎的科學(xué)家。

1958年和1980年，弗雷德里克·桑格兩次獲得諾貝爾化學(xué)獎，他的獲獎理由只有兩個字：測序。

2001年和2022年，卡爾·巴里·夏普萊斯兩次獲得諾貝爾化學(xué)獎。