诺贝尔化学奖授予不对称有机催化 从电池到药物研发都能用上
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诺贝尔化学奖授予不对称有机催化 从电池到药物研发都能用上

2021年10月06日 23:55:29
来源:第一财经

10月6日,2021年诺贝尔化学奖揭晓,来自马克斯·普朗克研究所的德国科学家Benjamin List教授与普林斯顿大学的美国科学家David MacMillan教授,因在“不对称有机催化”领域的突破性贡献,获得2021年诺贝尔化学奖。

今年的诺贝尔化学奖回归纯化学领域,此前呼声较高的mRNA疫苗没有获奖,但这也在意料之中。

“今年诺贝尔化学奖的获奖结果照例难以预测,也保持了诺贝尔奖评选委员会的一贯风格,他们倾向于把奖奖励给一些重要但可能都被忘记了的人,但无论他们的选择如何,都会是一个好的结果。”2016年诺贝尔化学奖获得者迈克尔·莱维特(Michael Levitt)教授对第一财经记者表示。

催化剂是化学家的基本工具,但长期以来,研究人员认为原则上只有两种催化剂可用:金属和酶。直到2000年,Benjamin List教授和David MacMillan教授开发出了第三种催化剂。这种催化剂建立在小型有机分子上,被称为“不对称有机催化”。

诺贝尔化学委员会主席Johan Åqvist表示:“这个催化概念既简单又巧妙,事实上很多人都想知道为什么我们没有早点想到。”

有机催化剂通过构建一个稳定的碳原子框架,从而使得更活泼的化学基团可以附着在碳原子上,这些催化剂包含的常见元素包括氧、氮、硫或磷,这也意味着这些催化剂可以既环保又便宜地进行生产,并制成药物、塑料、香水、香精等产品。

而真正驱动有机催化剂使用迅速扩展的原因,是由于它们能够驱动不对称催化。在构建分子时,经常会出现的情况是,会形成两种对称的分子,就像人们的手一样,它们是彼此的镜像。但化学家通常只需要其中一种,尤其是在生产药品时。

“化合物有手性,传统方法合成出来左右手都有,但是有时候人们只需要其中的一种,另一个就浪费了。两位科学家发明的新方法就是只合成其中有用的那一种手性的化合物。”一位中科院生物化学交叉研究心中研究员对第一财经记者表示。

List和MacMillan在2000年发明了不对称有机催化的方法后,有机催化领域就以惊人的速度发展。两位科学家也继续引领该领域的发展,他们证明了有机催化剂可用于驱动多种化学反应。利用这些反应,研究人员现在可以更有效地去构建任何东西,从新药物到可以在太阳能电池中捕获光的分子。通过这种方式,有机催化剂正在为人类带来更大的益处。