有机催化环保便宜 对医药研究影响大

　　人物简介 　　本亚明·利斯特 德国化学家，鲁尔河畔米尔海姆马克斯·普朗克煤炭研究所主任。

　　戴维·麦克米伦 苏格兰出生的化学家，2010年至2015年期间担任普林斯顿大学化学系主任。

　　据诺贝尔奖官网消息，瑞典皇家科学院10月6日宣布，2021年诺贝尔化学奖授予德国科学家本亚明·利斯特 (Benjamin List)和美国科学家戴维·麦克米伦 (David MacMillan)，以表彰他们对“不对称有机催化的发展”(for the development of asymmetric organocatalysis)的贡献。总奖金为1000万瑞典克朗(约合732万元人民币)。评委会在颁奖词中表示：“建造分子是一门艰难的艺术。本亚明·利斯特和麦克米伦因其开发了一种精确的分子构建新工具：有机催化，而获得2021年诺贝尔化学奖。这对医药研究产生了巨大影响，并使化学变得更加环保。”

可以显著减少化学制造中的浪费

　　本亚明·利斯特和戴维·麦克米伦各自独立地发现了一个全新的催化概念。自2000年以来，该领域的发展几乎可以比作淘金热。他们设计了大量廉价且稳定的有机催化剂，可用于驱动各种各样的化学反应。

　　有机催化剂不仅通常由简单的分子组成，在某些情况下——就像自然界的酶一样——它们可以在传送带上工作。以前，在化工生产过程中，需要对每个中间产品进行分离纯化，否则副产品的体积会太大。这导致一些物质在化学构造的每个步骤中都会丢失。有机催化剂的宽容度要高得多，因为相对而言，生产过程中的几个步骤可以连续执行。这称为级联反应，可以显著减少化学制造中的浪费。

士的宁合成现在效率提高7000倍

　　有机催化如何导致更有效的分子结构的一个例子是合成天然且极其复杂的士的宁分子。许多人会从谋杀之谜女王阿加莎·克里斯蒂 (Agatha Christie)的书中认出马钱子碱。然而，对于化学家来说，士的宁就像一个魔方：一个你想用尽可能少的步骤解决的挑战。

　　1952年首次合成士的宁时，需要29种不同的化学反应，只有0.0009%的初始材料形成了士的宁。剩下的就浪费了。

　　2011年，研究人员能够使用有机催化和级联反应在12步中构建士的宁，生产过程的效率提高了7000倍。

有机催化在药物生产中最重要

　　有机催化对经常需要不对称催化的药物研究产生了重大影响。在化学家可以进行不对称催化之前，许多药物都包含一个分子的两个镜像。其中一个是活跃的，而另一个有时会产生不良影响。一个灾难性的例子是1960年代的沙利度胺丑闻，其中沙利度胺药物的一个镜像导致数千个发育中的人类胚胎严重畸形。

　　使用有机催化，研究人员现在可以相对简单地制造大量不同的不对称分子。例如，它们可以人工生产潜在的治疗物质，否则只能从稀有植物或深海生物中少量分离。

　　在制药公司，该方法还用于简化现有药物的生产。这方面的例子包括用于治疗焦虑和抑郁的帕罗西汀，以及用于治疗呼吸道感染的抗病毒药物奥司他韦。

　　关注

　　“云端之上”的化学奖，和普通人有啥关系？

　　手机电池

　　想象一下，如果手机必须要插电才能使用，拔下插头就会断电，还会出现当今“一机在手走遍天下”的科技进步吗？没错，将手机从插座中解放出来的“功臣”，正是锂电池。2019年10月，“锂电池之父”古迪纳夫、现代锂电池的发明者吉野彰和在锂电池领域有着开创性研究的威廷汉分享了当年的诺贝尔化学奖。诺奖官网给的理由是：“他们创造了一个可充电的世界。”看看手中，再看看身边，我们生活的这个世界，锂电池是不是已经无处不在？

　　塑料

　　牙刷、外卖盒、手机壳、飞机零件……可以说，塑料已经融入现代社会的方方面面。但是，当我们“理所当然”地使用这些不起眼的塑料制品时，可曾想过，他们都来源于高深的理论，而且并不久远。

　　1953年，因在高分子化学方面的贡献，德国科学家施陶丁格获诺贝尔化学奖；1963年，意大利科学家纳塔、德国科学家齐格勒因合成高分子塑料，共同获得诺贝尔化学奖。得益于他们的发现和研究，人类社会的发展进程也被极大地推动。不过，近年来，人们在谈及塑料时，好像都会“色变”，原因是这种白色垃圾在给我们带来便利的同时，也对环境造成了严重破坏。不过，虽然环保问题让人们对塑料产生了厌恶情绪，但科学研究无止境，没准儿过几年的诺贝尔化学奖，就真的会颁给一个能妥善解决塑料污染的科学家。

　　霓虹灯

　　除了这两个例子之外，包括已在医院普及的“核磁共振”技术、装点夜幕的霓虹灯等，都是诺奖成果应用于实践的典型例子。

　　正如1998年诺贝尔生理学或医学奖得主伊格纳罗所言，“摘取诺贝尔奖的任何科学发现都不应束之高阁，而应普惠大众。”

　　知多D

　　构建分子的巧妙工具

　　同人类可以分为左撇子和右撇子一样，化合物也有左手性和右手性之分。对于人类来讲，左右手的优势可能仅体现于棒球比赛中的几个站位上，而对于手性分子来说，它们与其镜像就如同左手与右手，例如我们所知的糖、氨基酸或者一些药物，同一化合物与其镜像分子的功能可能有天壤之别。就药品而言，一种可以治疗头痛的药物其镜像化合物可能就是毒药。因此，单一手性化合物的合成是制药业的重要工作。

　　一直以来，化学家通过两种不对称催化方法制备手性化合物，一种是利用过渡金属复合物，另一种则依靠天然酶(即生物催化剂)。2000年3月，德国化学家本亚明·利斯特在JACS发表了一篇非常简单地利用有机分子——脯氨酸制备手性纯化合物的论文。利斯特开创了有机不对称催化的新领域，他本人也因此跻身化学热点人物的前列，该篇论文至今已被引用多次，但这仅是其在过去10年间所发表的20多篇单篇累计引文量超过百次的文章之一。2008年，他因此前两年间发表的10篇热点论文而跻身刊物年度热点作者之列。

　　评奖委员会说，有机催化不仅环保而且生产便宜。自2000年以来，有机催化以惊人的速度发展。本亚明·利斯特和戴维·麦克米伦一直是该领域的领导者，他们已经证明有机催化可以用来驱动大量的化学反应。利用这些反应，研究人员如今可以更有效地构建任何分子，从新药物到可以在太阳能电池中捕获光的分子。有机催化正在以这种方式为人类带来利益最大化。

　　来源：新华社、央视新闻客户端、中国新闻网、中科院物理研究所、诺贝尔奖官网