野依良治:教会分子区分左右的化学家
12岁那年,在战后神户的一个公共演讲厅里,野依良治看着一位科学家解释尼龙是如何从几乎无物中制造出来的,这句话让他终生难忘:他意识到,化学“可以从几乎无物中创造出重要的东西”。四十年后,他构建出一种能够进行更微妙创造的分子——它能告诉化学反应构建分子的两种镜像版本中的哪一个,这种区别肉眼不可见,但对药物在人体内的表现至关重要。该分子及其促成的化学反应为他赢得了2001年诺贝尔奖的一部分。
满屋子的期刊
野依于1938年9月3日出生在日本神户郊区,其父是一家化学公司的研究主管,据他自己描述,家里堆满了科学期刊和产品样品。他就读于滩中学和高中,在科学和数学方面表现优异,同时练习柔道,并于1957年进入京都大学。他最初倾向于物理学,部分受家庭朋友、诺贝尔物理学奖得主汤川秀树的影响,但关于尼龙的讲座以及他对聚合物化学进而对有机化学日益增长的兴趣,将他引向了定义他职业生涯的学科。他师从宍户圭介,后来师从野崎一,于1961年获得学士学位,并于1967年获得京都大学工程学博士学位。在哈佛大学化学家Elias J. Corey门下的博士后经历完善了他的训练,随后他回到了日本。
29岁时的意外任命
1968年,29岁的野依接受了他后来描述为意外的职位:名古屋大学新成立的有机化学实验室的副教授。他于1972年晋升为正教授,并在名古屋大学度过了他活跃研究生涯的余下时光,将其打造成为全球领先的有机金属化学和不对称催化中心之一——这是化学的一个分支,致力于将反应导向分子的特定三维形状,而不是两者无法使用的混合物。
BINAP与手性问题
野依花费数十年解决的问题在医学上极其重要:许多分子(包括大多数药物)以两种镜像形式存在,称为对映异构体,它们在化学上几乎完全相同,但在活体内表现可能截然不同——化合物的一种形式可能具有治疗作用,而其镜像孪生体可能是惰性的甚至是有害的。普通的化学合成倾向于产生两种形式大致相等的混合物,然后必须费力地分离。野依在1986年取得的突破是一种围绕名为BINAP的分子构建的手性催化剂,与钌金属配合物配对,可以强制氢化反应压倒性地构建一种对映异构体而不是另一种。其应用立即显示出商业价值:他的钌-BINAP催化剂使常用抗炎药萘普生的生产能够以97%的纯度获得所需形式,他的烯丙基胺异构化方法成为高砂香料工业每年工业化生产约3000吨薄荷醇(对映体纯度为94%)的基础。同样的化学方法也扩展到了左氧氟沙星等抗生素以及维生素、氨基酸和前列腺素的合成。
诺贝尔奖及其认可的内容
2001年,瑞典皇家科学院将诺贝尔化学奖联合授予三位从事手性催化研究的科学家:野依与美国化学家William S. Knowles分享了一半奖金,以表彰他们在手性催化氢化反应方面的工作,而K. Barry Sharpless获得了另一半,以表彰其在手性催化氧化反应方面的工作。他们的工作共同将不对称催化确立为一门工业学科,使制造商能够直接构建药物的正确、安全形式,而不是制造两种形式并丢弃一半。
从实验室到机构
野依的职业生涯并未止步于实验台。从2003年到2015年,他担任日本最大、最负盛名的科学研究机构网络——理化学研究所的所长,监管约8亿美元的年度预算,并在国家层面引导日本基础科学的方向。他还担任了日本教育重建会议主席,公开主张“研究是为了国家和人类,而不是为了研究者本身”,并敦促科学家直接参与公众舆论和可持续发展方面的政府政策。在此过程中,他获得了长长的荣誉名单,包括沃尔夫化学奖(2001年)、Arthur C. Cope奖(1997年)、罗蒙诺索夫金质奖章(2009年)以及英国皇家学会外籍会员(2005年),并获得了欧洲和亚洲多所机构的荣誉博士学位。
为什么野依被称为天才
这里的天才论据是精确且化学性的:野依解决了一个困扰该领域数十年的问题,设计出一种足够微妙的催化剂,能够区分互为镜像的两个分子——化学上几乎相同,但生物学上却天差地别——并且足够稳健,能够在工业规模上可靠地做到这一点,而不仅仅是在一次精致的实验室演示中。这种优雅的分子设计与强大的商业实用性相结合的情况并不多见;许多化学领域的获奖发现仅限于学术论文,而野依的催化剂今天被用于制造数吨真实的药物和消费品。然而,诺贝尔委员会将奖项一分为三的决定本身就是一个诚实的限定:野依的洞察力并非孤立出现,而是作为Knowles和Sharpless并行追求的更广泛的不对称催化研究浪潮的一部分,每个人都从不同的角度攻击同一个潜在问题的相关部分。因此,他的天才最好被理解为应用化学直觉和工程毅力的最高案例,而不是单一、孤立的原创性闪光——即对一个分子构想(BINAP)进行耐心、迭代的提炼,使其成为整个行业可以依赖的工具。
遗产
野依的BINAP催化剂仍然是全球制药和精细化工制造中的主力工具,他在理化学研究所的任期将他的影响力从实验台扩展到了日本科学政策的架构本身——这是一个单一分子发现与一个按照发明者形象塑造的国家机构所构成的罕见双重遗产。

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