加州理工學院維克多和伊麗莎白阿特金斯化學教授羅伯特·格拉布(Robert H. Grubbs)于 2021 年 12 月 19 日去世,享年 79 歲。
Grubbs 是 2005 年諾貝爾化學獎的共同獲得者,因為他開發了有機合成中的復分解方法。復分解——意思是“改變位置”——是一種化學反應,在特殊催化劑的幫助下,碳原子之間的雙鍵被破壞并以導致特定化學基團改變位置的方式重新合成。通過這種方式,分子的功能特征可以被選擇性地剝離并替換為以前屬于另一種化合物的基團。
特別是,Grubbs 開發了強大的新催化劑,能夠合成具有特殊特性的定制分子,例如,能夠創造出專門的塑料或更有效的治療疾病的藥物。由于其相對簡單,復分解過程導致了工業和制藥方法的發展,這些方法產生的廢物更少,使它們更加高效和環保。
“Bob對加州理工學院的同事和世界各地的科學家來說都是一種鼓舞,因為他的人文素質以及他對研究和社會的開創性貢獻。我們將深深懷念他的智慧和遠見,”加州理工學院院長托馬斯·F·羅森鮑姆說,持有人Sonja and William Davidow 主席和物理學教授。
Grubbs隨后的工作也集中在開發強大的新型“綠色”化學催化劑上。例如,2015 年,Grubbs 和他的同事發現了一種無需依賴昂貴的貴金屬催化劑即可生產一組含硅有機化合物的有效方法。取而代之的是,新技術將世界各地化學實驗室中常見的廉價、安全且豐富的化學物質——叔丁醇鉀用作催化劑,以幫助可持續地創造從新藥到先進材料的一系列產品。
“Bob Grubbs 的非凡科學成就在他獲得的眾多獎項和榮譽中得到了充分證明,”George Grant Hoag 化學教授兼化學與化學工程系 (CCE) 的 Norman Davidson 領導主席 Dennis Dougherty 說?!澳切┱J識他的人會記得他是一位同樣出色的丈夫、父親、祖父、朋友和同事。鮑勃和海倫,他一生的摯愛,經常一起旅行,在世界各地結交終生的朋友。Bob的去世留下了一個巨大的漏洞在 CCE 部門、加州理工學院,甚至整個科學界?!?/p>
加州理工學院教務長 David A. Tirrell、Ross McCollum-William H. Corcoran 化學和化學工程教授以及 Carl 和 Shirley Larson 教務長說:“Bob受到了廣泛的喜愛和欽佩?!?nbsp;“他培養了一批非凡的年輕科學家,他們在全球范圍內塑造了化學,他對他們的個人生活和職業成功保持著濃厚的興趣。”
除其他榮譽外,Grubbs還獲得了富蘭克林研究所的本杰明富蘭克林獎章(2000 年)、美國化學學會的 Arthur C. Cope 獎(2002 年)和美國化學家協會金獎(2010 年)。他于 2015 年入選佛羅里達發明家名人堂。Grubbs曾是美國國家科學院和國家工程院院士;美國藝術與科學學院和美國化學學會的研究員;英國皇家化學學會名譽會員;中國科學院外籍院士。他獲得了佛羅里達大學、密歇根州立大學、佐治亞理工學院、狄金森學院、希臘克里特大學、英國華威大學和德國萊茵西法大學 (RWTH) 亞琛大學的榮譽學位。
Grubbs 于 1942 年 2 月 27 日出生于肯塔基州帕迪尤卡附近。 他分別于 1963 年和 1965 年獲得佛羅里達大學化學學士學位和理學碩士學位,1968 年獲得哥倫比亞大學化學博士學位。在斯坦福大學獲得博士后獎學金后,他于 1969 年加入密歇根州立大學。1978 年他來到加州理工學院擔任化學教授,并于 1990 年成為維克多和伊麗莎白阿特金斯化學教授。
2017年,諾貝爾化學獎得主、著名有機化學家Robert H. Grubbs教授訪問了藥明康德上??偛俊F陂g,Robert H. Grubbs教授做了題為《烯烴復分解反應的選擇性催化劑》(Selective Catalysts for Olefin Metathesis Reactions)的精彩演講,向大家介紹了自己多年來在烯烴復分解反應領域的開創性研究和產業化工作。演講現場火爆,數百名藥明康德員工前往一睹這位世界著名科學家的風采。演講結束后,我們對Grubbs教授進行了一次面對面采訪,從另一個角度探尋教授的人生軌跡。
▲Robert H. Grubbs教授在演講現場
藥明康德:您最初是如何選擇了有機化學研究作為一項終身事業的?
Robert H. Grubbs教授:我進入有機化學領域其實比較晚。我上大學時讀的是農學專業,這跟我在農場長大的經歷有一定的關系。不過,當時我有一個朋友,作為本科生研究員在一個有機化學合成實驗室工作,所以我有時候晚上就去他那里。就這樣,白天我在一個營養學實驗室里工作,晚上就去做有機合成。我發現化學對我來說要有意思得多,充滿了樂趣。一方面,這跟農場的經歷很有契合點,那就是你必須手把手地把東西做出來;另一方面,有機化學研究也需要用腦去思考,就像是一場“智力體操”。所以說,有機化學很好地結合了這兩點,既得有思維的火花,又要你動手去做。多年以來,這門學科就是這樣發展起來的,取得了令人矚目的成就。
藥明康德:您當初走進金屬有機化學時,這門學科還處于十分初步的發展階段。您當時是否就已經預料到了她未來的廣闊前景?
Robert H. Grubbs教授:當時并沒有,我就是覺得這很有趣。當我開始在哥倫比亞大學(Columbia University)讀博士研究生的時候,我聽過一個金屬有機化學領域先驅人物的演講,那就是Rowland Pettit教授,他的講話深深地吸引了我。之后,我有幸在哥倫比亞大學做了一些這方面的研究工作。盡管當時我接受的是物理有機化學的訓練,但是可以把學到的技能應用到那時才剛剛發展起來的金屬有機化學研究上。
藥明康德:您在烯烴復分解領域的研究是從何時開始的?這和金屬有機化學又是如何聯系起來的?
Robert H. Grubbs教授:在接受了密歇根州立大學(Michigan State University)的教職后,我開始了烯烴復分解反應的研究工作,那時還是上世紀70年代。當時,進行這種反應需要用基于鎢或鈦的催化劑,但它們往往對空氣、水和多種有機官能團十分敏感。此外,我們當時還進行著聚合物合成方面的工作,包括開環復分解聚合反應,發現通過這些催化劑難以實現,它們很容易就會失活。不過,有一個研究生在閱讀文章時發現,有人曾用溶于苯和乙醇中的三氯化釕(RuCl3)實現了上述聚合反應。我們于是做了嘗試,發現似乎是可行的。就這樣,我們繼續深入研究和開發,然后就有了自己的釕催化劑系列。
▲烯烴復分解反應催化機理(圖片來源:維基百科)
其實,我們一開始并不清楚這其中的催化機理,只知道它們中含有釕。然而,我們當時已經了解一些其他催化劑的機理,其中涉及到了金屬卡賓雙鍵。于是我就想,大自然應該不會留給烯烴復分解反應太多種催化機理的,肯定也會存在釕卡賓雙鍵的,所以就讓我們來做出一些吧。就這樣,我們在1992年開發出了第一個釕卡賓絡合物催化劑。
藥明康德:這就是我們現在所知道的格拉布催化劑(Grubbs’ catalysts)。能談談這對藥物化學乃至整個有機化學行業的影響嗎?
Robert H. Grubbs教授:早期的烯烴復分解反應催化劑除了碳氫之外和什么都無法相容,直到后來有了格拉布催化劑,我們才能容納得下其他的官能團。因此,格拉布催化劑如今被廣泛應用于藥物發現,其中第一個運用它來合成的藥物是Janssen Therapeutics開發的丙肝藥物simeprevir。至于其他的有機化學領域,格拉布催化劑尤其對聚合物、大環和小環化合物的合成帶來了重要影響。它提供了一項構建目標分子的新工具。
▲Robert H. Grubbs教授等人創建了Materia公司
藥明康德:除了科學研究,您還同別人創建了公司,來推廣格拉布催化劑的應用。對于一名有機化學家而言,您覺得將實驗室發現轉化為工業應用的最大挑戰在哪里?
Robert H. Grubbs教授:有很多種挑戰。比如,你需要處理知識產權等法律問題。此外,你必需花上大量的時間,才能將在實驗室中開發的分子或材料做成商業化的產品。然而,很多試圖創建公司的人缺乏那樣的耐心,總是想很快就把事情辦成。就拿之前提到的那個丙肝藥物來說,這個藥物分子的設計最初是基于我們在1996或1997年時在實驗室中進行的反應,可是直到2014年才終于被批準上市。
藥明康德:對于催化劑的商業化而言,反應的規?;袝r可能會成為問題。格拉布催化劑在這方面的表現怎樣?
Robert H. Grubbs教授:格拉布催化劑在這里的表現其實是不錯的,我們可以以此進行較大規模的反應。它的一個優點就在于,反應操作簡單,不需要為此建造大型的合成設施。
藥明康德:這次您到訪藥明康德的感覺如何?
Robert H. Grubbs教授:這是一個很有趣的經歷,很高興能與這里出色的科學家們進行深入的交流與合作。我們希望借此機會讓更多的人認識到,烯烴復分解反應可以被用來做很多的事情。
藥明康德:您對藥明康德公司里成千上萬名化學工作者以及他們的同行有何寄語?
Robert H. Grubbs教授:我希望他們能找到一個自己真正能從中獲得很多樂趣的化學領域,并愿意為此進行長時間的辛勤付出。
參考資料:
https://www.caltech.edu/about/news/caltech-mourns-the-loss-of-nobel-laureate-robert-h-grubbs
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