诺贝尔化学奖解读：他们的巧妙工具构建了分子

仙仙

北京时间2021年10月6日，诺贝尔奖委员会公布了化学奖的获奖名单，本亚明·利斯特和戴维·麦克米伦因为在“发展不对称有机催化”方面作出的卓越贡献而获奖。


构建分子是一门困难的艺术。利斯特和麦克米伦开发出一种精确的分子构建新工具——有机催化剂，这一工具对药物研究产生了巨大影响，并使化学学科更加“绿色”。


化学家的“基本工具”


许多研究领域和行业都依赖于化学家构建分子的能力，这些分子可以形成弹性及耐用的材料，或者将能量储存在电池中，或者在医学领域实现抑制疾病发展——以上这些工作都需要催化剂。


催化剂是控制和加速化学反应的物质，但不会成为最终产品的一部分。例如，汽车中的催化剂将废气中的有毒物质转化为无害分子；我们的身体也包含数以千计的酶形式的催化剂，它们可以分解出生命所必需的分子。


因此，催化剂被称为化学家的“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。利斯特和麦克米伦此次被授予2021年诺贝尔化学奖，正是因为他们在2000年独立开发了第三种催化剂——不对称有机催化，建立在有机小分子的基础上。


简单又巧妙 环保又廉价


诺贝尔化学奖委员会主席约翰·阿克维斯特表示：“这个催化概念既简单又巧妙，为什么我们没有早点儿想到它。”


有机催化剂有一个稳定的碳原子框架，活性化学基团可以附着在碳原子上。有机催化剂通常由氧、氮、硫或磷等常见元素组成，这意味着这些催化剂既环保又廉价。


有机催化剂使用范围的迅速扩大，主要是由于它们能够驱动不对称催化。在构建分子时，经常会形成两种不同的分子，就像我们的手一样，它们是彼此的镜像。化学家通常只需要其中一种，尤其是在生产药品时。


自2000年以来，有机催化以惊人的速度发展。利斯特和麦克米伦迄今仍然是该领域的领导者，他们已经证明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构建很多东西，从新药物到可在太阳能电池中捕获光的分子。可以说，通过这种方式，有机催化剂正在为人类带来最大的利益。（记者张梦然）