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日本与诺贝尔化学奖--日本科学家分享2001年度诺贝尔化学奖

作者:未知  来源:三思科学   更新:2004-12-3 10:57:00  点击:  切换到繁體中文

诺贝尔奖的“三人行”似乎已经成了普遍现象。今年分享化学奖
的三人,分别是美国的William S. Knowles、K. Barry Sharpless以及日本
的野依良治,获奖原因是他们对手性催化反应的研究。美国人的诺贝
尔奖获得者人数众多,再添两位也不稀奇。相形之下,野依良治就格
外的引人注目一些——至少对于仍在遥望诺贝尔奖的中国人来说如此。

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         图片引自野依良治教授的网站

  有一些化合物分子,成分完全相同,但原子排列方式不同,彼此
对映,就像人的左右手一样,称为“手性”。结构不同的分子,化学
性质也不同,比如有可能左旋分子能治病,而右旋分子不仅无用而且
有毒,两种分子互相称为“对映体”。很显然,必须把那些鱼目混珠
的东西去掉。在“不对称合成技术”发展起来之前,人们只能先制取
由不同对映体分子构成的混合物,然后再想办法提纯,既费钱又容易
污染环境。

  能不能直接制取某一对映体、省去提纯的过程呢?上述三位获奖
者研究出的氢化及氧化手性催化反应技术,就做到了这一点。这种不
对称合成技术使人们能够成功地制取较为纯净的、主要由有益对映体
分子组成的化工产品和药物,是化学合成方法的一项重大革新。这样
生产出来的“手性药物”,疗效比原来的药物大大增强。如果把两种
对映体比作人的左右手,催化剂就像是另外一只手,分别去与这两只
手相握。如下图所示,假如催化剂是右手,则右手握右手无疑比较容
易,握左手就很别扭。这样,右手性的分子产量就比左手性的要高。

催化剂的作用

图片引自诺贝尔奖官方网站


  在William S. Knowles的工作的基础上,野依良治发展了手性氢化
催化技术,开发出性能更好、有害废弃物更少的催化剂,得到广泛应
用。在合成某些分子如氨基酸时,这些催化剂能使有用的对映体分子
制取率达到100%。从80年代初期开始,日本高砂香料工业公司
就利用这种技术生产香料薄荷醇(化学奖评委会提供的材料里特别提
到了这件事,高砂公司自然是与有荣焉)。左手性(左旋)的薄荷醇
有好闻的香味儿,右手性的则没有,野依良治与高砂公司合作,成功
地发展了只生产左手性薄荷醇的方法。目前高砂公司的薄荷醇产量居
世界之冠。

  日本化学会毫不掩饰其兴奋的心情:就在去年,化学家白川英树
刚刚因为对导电聚合物的研究而分享诺贝尔化学奖。两年连续有会员
获奖,在日本科学界确是罕事。加上1981年因提出化学反应中的“前
线电子轨道”理论而获奖的福井谦一, 日本已经有3位科学家获化学
奖。

  第一位获得诺贝尔自然科学奖项的日本科学家是提出介子理论的
物理学家汤川秀树,时间是1949年。随后是1965年朝永振一郎作为量
子电动力学创立者之一获物理奖。1973年江崎玲於奈因研究半导体的
隧道效应获物理奖,他发明的隧道二极管又称“江崎二级管”。福井
谦一之后,生于日本、在京都大学获得学士学位、随后一直在美国做
研究的利根川进,由于对免疫球蛋白的结构研究而于1987年获得生物
学奖。再后来就是白川英树和野依良治。

  至此,日本的诺贝尔自然科学奖获得者已有7位——当然,利根
川进也许只算半个。当年他得奖时,日本大加庆祝。但利根川进发表
讲话说,如果他是在日本国内工作,就不可能得奖。这话令日本人十
分难堪。有好事者随即顺竿爬,指出利根得奖不是日本学术界的光荣,
倒是一种羞耻,因为它反映了日本科研体系的弊病:等级森严、论资
排辈的体系,使得年轻的研究者很难出头,不得不做着无休止的支援
工作,事事听命于掌握着大权的教授们,等待自己变老的一天。

  不过也有人反驳说,这种僵化的机制确实不利于创新,但仅凭利
根川进一个人的得奖,还不足以下“日本学术界如何如何”的结论。
尽管灵活的机制与传统文化并不相合,但日本政府及学术界本身都意
识到了僵化的问题,努力设法革新。近年来,日本的论文产出数量和
引用数量都迅速增长。1996至2000年间自然科学和社会科学的论文数
量占到世界总数的9.38%,其中以材料学、物理学、药理学和化学最
高。尽管所占比例与排名第一的美国(35%左右)相差甚远,但与英
国相当,基本上处于争第二的位置。

  2000年12月,日本政府给科学界定了一个目标:在今后50年内把
诺贝尔得主人数增加到30人(或是再增加30人?我不是很清楚。但无
论哪一种,都是不易达到的目标)。学术界认为这很幼稚,因为诺贝
尔奖是一个国家的科研做得好的表现,却不宜作为直接追求的目标。
野依良治就认为这个目标“真是极其没有见识”。

  但是,目标是否能达到,是另一回事。无论如何幼稚,若没有一
点底气,是不能发这宏誓大愿的。中国内地的目标,现在还只是“在
25年内出现诺贝尔奖获得者”。日本在反省为什么诺贝尔奖出得这么
少,我们只能反省为什么根本没有。白川英树在获奖之前不甚得志,
以至于消息公布后,许多日本科学家都不知白川何许人也,这也成为
学术界遭受批评和嘲笑的理由。可我们连这种尴尬机会也没获得过。

  如果利根川进在海外得奖在某种程序上体现了日本科研体系的弊
端,那么我们面对那些标着别国国籍的华人名字,又该说些什么?即
使出生于美国的朱棣文和丁肇中不算数,台湾的李远哲也不算数,那
么李政道、杨振宁和崔琦呢?利根川进是7人中唯一的例外,我们所
有的,却是反方面的“无一例外”。

  因此,对“30人目标”,日本人可以认为幼稚,国际科学界、诺
贝尔奖评委会也可以认为幼稚,我作为一个中国人,却只能感到挥之
不去的苦涩。


 

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