2010诺贝尔化学奖

《新知客》约稿，勿转！

今年的诺贝尔化学奖颁给了三位与钯催化反应相关的三位化学家：铃木章（Akira Suzuki）、根岸英一（Ei-ichi Negishi）和理查·赫克（Richard F. Heck）。

有机合成有多难？

1860年代的一副球棍模型

1860年代的一副球棍模型


反应装置

老式反应装置一例

提起化学也许有些人会想到新华字典后面的元素周期表，有些人会想到中学课堂上的球棍模型。化学研究就好像玩积木，从五颜六色的元素周期表里挑出合适的球，然后棍子搭出各种各样的分子来。球和棍毕竟只是模型，真正的化学反应往往是打碎一个现成的分子，然后变换结合出新的分子，需要在试管和烧杯中实现。分子是肉眼看不见的东西，一滴水中的水分子数量，要在1后面加23个0。所以化学实验针对的总是极其大量的分子。指挥两三个人同时向右转也许都不用训练，但是指挥一个营的人同时向右转就非常困难。就算再训练有素的队伍，人多起来总有个谁先谁后，不可能严格同时。化学反应也是这样，一万个分子中，谁能保证没有一两个例外的？何况是1加上23个0这么多个分子，肯定有的转得快，有的转得慢，有的还转错方向。糟糕的是，你要是不喊停，转的快的就继续转，转过头了；你要是喊停，又会好多转的慢的没转到位。因此，凡是化学反应，总会或多或少伴随有副产物。

无机物分子就好像训练有素的队伍，绝大多数无机化学反应的产率都是超过90%的；但是有机物——即以碳基化合物——就好像一群不听话的孩子。碳-碳键的形成尤其困难，而一旦形成又比较稳定。做一个有机化学反应，就好像你明明叫向左转，最终正确转了的只有三四十（产率低）。对于大多数有机合成任务，需要进行的化学反应还不止一步。等你喊上十几个口令之后，一百个分子也许只有一两个顺利到位了，而且它们还混在一大堆乱七八糟的错误分子中，得你去把它们纠出来（分离困难）。因此，尽管在纸上可以随便画几个碳原子，用短横线连一下，就能设计出一个有机物来；但是在烧杯中指挥上亿个分子实现这样的物质来就很头痛。

现在，在一个最普通的现代人触手可及的生活周围，全都是有机合成功业的产物。家里所有的塑料和橡胶制品，许多抗生素和镇痛类药物、洗涤化妆用品甚至于部分食品，都是人工合成的有机物。所有这些组成我们现代生活的物质的发明和生产均需要高效、准确地碳-碳键。拜钯催化反应所赐，除草剂氟磺隆（Prosulfuron）、镇痛药萘普生（Naproxen)、平喘药顺而宁（Singulair）等药物年产量已超过1吨，极难分离的抗肿瘤药物Discodermolide的人工合成研究，也有钯催化偶合的功劳（图）。

抗肿廇药Discodermolide

抗肿廇药Discodermolide中的诺贝尔奖

因此，往往纸上那一条连接两个碳符号的小横线，一旦实现了就会引起产业的革命。在诺贝尔化学奖的历史上，已经有多次奖项颁给了关于形成碳-碳键的研究者。其中，所有有机合成实验员的最爱——格氏试剂——的发现者，法国化学家格林尼亚（V. Grignard），就获得了1912年的诺贝尔奖；而1950年的诺贝尔化学奖则颁给了发明Diels-Alder反应的两位化学家（O. Diels和K. Alder），该反应被誉为化学反应中的蒙娜丽莎；1963年的诺贝尔化学奖Ziegler-Natta催化剂的发明者K. Ziegler和G. Natta的工作，使得聚丙烯材料得以商品化（例如现在市场紧俏的乐扣牌塑料制品）。他们的工作，画在纸上，都无非是碳-碳键的形成。今年的诺贝尔化学奖也不例外——它在现代工业中的重要性甚至超过了上述工作的意义。以获奖者命名的三个反应：Heck反应、Negishi（根岸）反应和Suzuki（铃木）反应几乎触及到了当今化学包括新药合成、新材料、有机光电显示等的所有研究领域，与普罗大众的健康和生活质量的提高息息相关。

获得诺贝尔奖的碳-碳成键反应，瞧瞧横线画在哪儿：

格氏试剂

格氏反应，1912年


Diels-Alder反应

Diels-Alder反应，1950年


Ziegler-Natta催化

Ziegler-Natta催化，1963年


Heck反应

Heck反应，2010年

纪念沟吕木勉（Tsutomu Mizorok）

炼金师

19世纪油画《炼金师》。化学家的寂寞和贡献都很大。

格氏试剂、Diels-Alder反应、Ziegler-Natta催化剂、Heck反应、Suzuki反应……所有这些有机合成的诺贝尔奖得主的名字也同时成为了他们发现的化学反应的名字。一本厚厚的“人名反应”手册是所有有机化学研究生必备的参考书，现在甚至还有人名反应速查的iPhone软件。用人名来命名反应是有机合成研究圈子的一个独特现象。没人考究过这一传统是如何形成的，但是可以想象，麻烦的反应，很快会被后人忘却；而那些非常受欢迎的反应，则一定会被经常提起。用一个名字来代替，总比每次都从反应物到产物描述一遍来得简单多了。至于使用反应的发现者来命名，也是出于尊重前人劳动。久而久之，人名反应实际上就变成了有机合成化学家的实用“工具箱”，留下来的全是精华。

2010年诺贝尔化学奖得主之一R. Heck的名字也被用于他发现的反应了。除了叫“Heck反应”之外，也有相当一部分人用“Mizoroki-Heck反应”。这个Mizoroki是一位日本人的名字（Tsutomu Mizoroki，沟吕木勉）。

元素周期表

元素周期表

R. Heck在上世纪的六十年代在美国Hercules公司进行研究工作。他长期对少人问津的过渡态金属（就是元素周期表中间黄色的那那堆元素）十分感兴趣。1968年，Heck在美国化学学会会刊发表了一篇关于通过钯催化剂的辅助形成碳-碳键的论文（J. Am. Chem. Soc. 1968, 90, 5518–5526），但是在这篇论文里的例子中，使用到了含汞和锡的化合物（有毒），而且需要较大量的钯（昂贵），因此虽然该反应十分干净利落但还是不尽人意。

时隔两年，大洋彼岸的日本东京工业大学的副教授沟吕木勉在日本化学会志上发表了一篇论文（Bull. Chem. Soc. Jpn. 1971, 44, 581），既避免了汞化合物的使用，又大大降低了钯的用量，成为了Heck反应的第一个完美的范例，也是直到今天一直被使用的版本。因此，从某种意义上说，Heck反应的成功是沟吕木勉实现的，称为Mizoroki-Heck反应当之无愧。尽管R. Heck在此后发表的文章中都诚实地引用了沟吕木勉的工作，然而在当时，还是Heck的名字明显更加响量。直到90年代，日本化学家辻次郎在编写一本关于钯催化反应的专著时，采用了“Mizoroki-Heck反应”的说法。辻次郎解释说，在六七十年代，《日本化学会志》是一个比较冷门的期刊，尽管Heck在此后发表的论文中都注意引用了沟吕木勉的工作，但在西方化学界，看过Heck论文的人还是远比看过沟吕木勉论文的要多得多。

而沟吕木勉却在论文发表的9年之后，过早地死于胰腺癌。

R. Heck此后的人生也并不美满。尽管自八十年代起以Mizoroki-Heck反应为灵感的钯催化交叉偶合反应研究广泛地成为热门，但Heck本人却由于无法申请到科研经费，于1989年提早退出了科研圈。幸运的是，他一直活到了今年，尽管几乎整个化学界都认为给Heck的诺贝尔奖化学奖颁得太迟。

Heck这样描述已故同行沟吕木勉的工作：

称为Heck反应还是Mizoroki-Heck反应其实都没所谓。确实，沟吕木先生首次发现了这一反应，但是我也没落后太多，并继续进行钯催化反应的研究。而他似乎并没有马上认识到这一反应的价值。可惜他去世得太早了，否则今天这个反应可能就会被直接称为Mizoroki反应。

R. Heck的论文

R. Heck的论文


沟吕木勉的论文

沟吕木勉的论文

“你们总是希望老板发善心！”

内容提要：

  • “你们总是希望老板发善心！”
  • 如何忽悠

“你们总是希望老板发善心！”

这是今天月总结我导师说的话。老板是指老板不是指导师。

李小文老师在博客里贴出一个据说是“特立独行”的意见。还是有人很看不惯啊。还是有好多人认为，是要靠美国自觉不做坏事来避免那个悲剧的发生才行。所以呀，你们啊，“总是希望老板发善心”——也就是说，总是去谴责老板不发善心。他都不争你哀其不幸干什么，我连怒都不不怒。

希望老板发善心又一例。

如何忽悠

诺奖了，一年一度的大忽悠。物理颁给graphene这可忽悠大了。然后各报章杂志又要挖掘诺奖的话题性。最近范编约我写今年化学奖，组织一篇小忽悠出来。我接了，于是也关心一下人家怎么忽悠的。其实无非是盘点、花絮、绯闻、小道八卦。颁之前搞几大预测，颁完之后历史盘点一下，谁关心那奖是啥意思啊，反正就是一热闹，大家围观一下。叫我写化学奖可以，叫天桥说书的写也可以。天桥说书的可能比我写得更好。要知人善用啊知人善用。

你瞧《重庆晚报》（所谓“晚报”就是市民阶层茶余饭后消谴打发时间用的东东）8号做了一大版，没一段文字是署了名的，估计整个版都是劳苦功高的责编彭霞同志亲力亲为的。

讲文学奖，副标“四大xx”“竞选总统”俩词儿令人侧目，“为女人打架”耸然入目。好吧，按照中国人的极易受伤的感情，最后总要说说咱中国人啥情况才算圆满。“昨晨”派了不愿公开姓名的某“记者”采访了汤姆森路透首席分析师大卫·彭德尔伯里。结果从这位记者交的功课来看，大卫从头到尾只是肯定了中国人作为一个人种的IQ：

大卫表示，首位获得诺贝尔化学奖的华裔科学家是李远哲，而华裔科学家、导弹之父钱学森的堂侄钱永健2008年更是凭借对绿色荧光蛋白的发现获得这一殊荣。“这说明华人是有赢得这个奖项潜质的”。

也就是说以前是华人的整体IQ够不上拿诺奖，根本连希望都没有；现在起码是有此希望。完后记者又给了数据：

2005年到2009年间，中国在所有科学领域上的著作成果占据全球的9%，特别是材料科学的著作占据了全球的22%，甚至超过美国同期全球份额水平。因此，大卫预计中国首个诺贝尔奖将会在这些领域中产生。

哦是吗？大卫是“因此”预计中国诺奖在哪个领域的吗？这个倒霉的大卫要不是真的太不济，就是不幸被记者的低智套到自己头上了。人家看了以为这个大卫就是这样“因此”法的呢，其实只是弱智记者这样“因此”的。我说记者：你懂个屁啊？你写写写！

尽量不要对牛弹琴

最近我导师从北京开会回来跟我说，有人向他推荐我的博客，说我的博客怎么怎么好。说这事的时候导师显得很有兴致。他说他当时回应说“全写我坏话吧”，对方还说“没写你坏话”。

我本来没想提这事，但是今天看到Neil兄博客《郑重警告》一文，倒又想讨论一下这个问题了。

科学网是科学时报社搞的门户型网站——也就是说，该网站至少是承认“流量越多越好”这句话的。因此你就会看到这个网站的设计、内容等方面都在为读者考虑，方便读者，吸引读者，以读者为重。又如有很多有名的个人博客，要不就是文笔流畅娓娓道来，要不就是标题耸动标新立异，总之五花八门的唯一共同点就是：这么做会增加流量。这也可以理解，博客写了就是希望有人看。

这就是blog精神变异的结果。因为blog最开始出现时的意图和理念不是以传播为主，是以记录为主。换句话说，它不是写给人家看的，而是写给自己看的；只是人家想看也能看到，爱不爱看那可不保证。Blog是weblog的缩写，所谓weblog就是放在web上的log。不知道从哪个版本的Windows开始，记事本（Notepad）文件开头打“.LOG”四个字符保存之后，每次打开这文件都会自动加当前日期和时间，成为一个小小的日志软件。总之，看到log这个词缀，人只会想到个人用途的记录。放到web上变成weblog，只是希望个人经验和知识能够共享，尤其是在当时的程序员圈子里。什么事情被媒体利用上都会成为媒体。当初把blog称为“新媒体”，无非媒体已经看上它而已，人家原本根本不是媒体。成为媒体之后，写博客除了“为了有人看”就似乎没有别的目的了，经常有人反问我“你不想别人看你干嘛在网上写博客？”我不得不一再强调“看是可以，但内容不保证讨好。因为我首先是写给我自己看的。要求不是讲给你听的话统统不让你听见是不可能的。

不过，有这么大量的博客本身就以“给别人看”为目的，导致绝大多数人无法理解“写给自己看，又被别人看到”是什么一种意图。他们有很多人可能根本不懂英语，从“博客”二字不会想到log。

Neil的博客很不幸，是一个写给自己看的博客，却放在了一个媒体——科学网上面。很显然，Neil的每篇文章对于大部分科学网观众而言是对牛弹琴。他到处截取他觉得荒谬的他人言论进行批判，无非是要树立和伸张自己的逻辑和理想。他的文章，他自己看绝对赏心悦目，因为所有内容是绝对对自己诚实的。他博客的流量是科学网带来的，跟他的文章关系并不大。正如我当初在科学网上的博客流量一样。其实我在关闭科学网博客之前的经验就是一个很好的实验：谢绝推荐（我是特别跟科学网方面打过招呼的），流量马上大降；关评论，再大降；写流变学，大降特降。我不知道Neil对于自己的文章被推荐到首页是怎样的感想，总之我每次遇到这种事情都觉得特别生气：老子的话你们反正看不明白，给你看也是白看，最好你别看，还给我推荐到首页？所以既然这样的话，我干脆不在科学网写博客了。我不觉得我写的什么东西希望科学网的读者看的。

这就是我标题所说的“尽量不要对牛弹琴”。Neil则是大张旗鼓地对牛弹琴，以至于按他的话说是最近“人身安全受到威胁”。这是大张旗鼓地对牛弹琴的后果。牛不是人，听不懂人话；但又知道人比牛高级，受人使唤。这是怎样一种屈辱？你对牛弹琴，指出牛如何如何低级，牛却百口莫辩。那它除了发牛脾气之外还有什么别的办法么？西班牙的斗牛比赛，最后牛反正是要被斗牛士杀死的，但斗牛士偏偏不直接杀死牛，而是要先尽情地玩弄一番，所以就出现了很多牛把人拱死之后自己也难逃厄运的流血事件。人命一条抵牛命一条，值么？

所以，明知你的一番道理是看的人无论如何懂不了的，你就不要大张旗鼓地引起这些人的注意，非让这些人看不可。Neil的文章老被推荐到科学网首页，那些牛们想看不见都不行，每次看到标题那句话就来气。而且连牛都知道，推荐到首页就等于所有人都在看着作者如何奚落牛，这般羞辱牛估计已经咽下去N遍了。Neil的人身安全到现在才受到危胁，算迟了。

所以我自己开个博客。没有人越殂代疱地把我的博客推荐到哪个什么门户网站去。一般那些牛都是只上门户网站的嘛，因此也就不会看到我的博客了。

我的博客毕竟还是有人看的，我也没有刻意隐瞒我的工作单位和导师身份，知道的人一定有。所以我也知道终有一天我导师会被告知“你的学生写的博客很xx哦”，而且这一天不会太晚。但关键是这个形容词“xx”是褒是贬。假如我琴基本上是在对着牛在弹，关于我的博客一定听不到什么好话的；现在总算是说的好话，说明本博客长期以来基本上对人弹琴。