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“今年纯化学领域终于争了一口气!”这是不少化学家的心里话。
过去20年,诺贝尔化学奖有超过一半颁给了生物化学。
北京时间10月6日下午5点49分许,2021年诺贝尔化学奖揭晓。德国科学家本杰明·李斯特(Benjamin List)和美国科学家大卫·麦克米伦(David W.C. MacMillan)成为新科诺奖得主,原因是他们“在不对称有机催化方面”的工作。这对药物研究产生了巨大影响,并使化学更加绿色。
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记者了解到,这两位诺奖得主与中国都有着颇深的缘分。李斯特曾受中国科学院院士周其林邀请,两次到南开大学作报告,“并两次入住了天津的同一家宾馆”。
2006年(上)和2019年,受周其林邀请,本杰明·李斯特到南开大学作报告,并两次入住天津同一家宾馆。
图片来源:周其林
他还曾到中科院上海有机化学研究所作报告,该所研究员游书力清楚记得,他喜欢红烧肉,每次来所里吃饭必点。
2014年麦克米伦在中科院上海有机所做报告。
上海有机所供图
麦克米伦的实验室里也先后接收过十多位中国博士生和博士后,中科院上海有机化学研究所研究员左智伟就是其中一位。
在他的印象中,麦克米伦是一位“喜欢打高尔夫、享受美好生活和化学”的科学家。
化学“皇冠上的明珠”
《中国科学报》: 2001年诺贝尔化学奖颁发给不对称催化氢化和氧化反应研究,时隔20年后,诺贝尔化学奖再次聚焦手性催化。对此你有什么感受?
周其林:催化剂被称为化学家的“基本工具”,他们二人在不对称有机小分子催化领域是先驱,他们的方法在手性化合物合成方面有很广泛的应用。
2001年,不对称催化氢化和氧化反应研究获得了诺贝尔化学奖,但他们是用手性金属催化剂。这次获奖的不对称有机催化是不含金属的,在应用方面的好处是更加便宜和环保。
他们的获奖,对有机化学、特别是有机合成领域是一个巨大的鼓舞,说明这个领域非常重要,希望有更多聪明的年轻人从事这个领域。
目前还有很多有机反应、药物合成缺少高效的手性催化剂,一旦有了高效手性催化剂,可以让药物变得更加便宜。
上海交通大学化学化工学院特别研究员张书宇:手性化学及不对称催化是上个世纪中后期以来,有机化学领域最重要、最活跃的研究内容之一。
2001年诺贝尔化学奖主要采用的催化模式是以金属催化中心和手性配体组合,这一系列非常重要的不对称反应与医药和工业紧密联系。
至此,不对称催化领域发展迅猛。时隔20年之后,手性催化再次获得诺贝尔化学奖,足以证实这一领域在当今化学发展中的重要性。
《中国科学报》:2021年诺贝尔化学奖获奖研究的重要性和亮点有哪些?
张书宇:今年的亮点是有机小分子催化,催化中心区别于以往的金属中心催化模式,采用绿色及环境友好的非金属有机催化剂,充分利用氧、氮、硫、磷等非金属原子的配位和成键特性实现手性传递。
李斯特和麦克米伦是为推动这一领域蓬勃发展做出巨大贡献的众多有机化学家的杰出代表,为推动和发展有机小分子催化领域做出了杰出的贡献,这一荣誉实至名归。
中南大学化学化工学院教授张翼:如果把有机合成看作是化学的王冠,那么不对称催化(手性催化)就是王冠上的明珠。
在人体中,绝大多数的生物活性分子比如氨基酸等都是手性的。
一般来说,在治疗过程中,左旋药物起主要作用,而右旋药物往往是惰性的甚至具有毒副作用。因此临床上要求用于治疗各种疾病的药物分子尽量是纯粹的左旋异构体。
而合成药物时,普通的方案往往得到的是消旋体(左旋右旋各一半),这就需要通过手性拆分再得到单纯的左旋异构体,这样既增加了额外工作,也造成了原材料的浪费。
不对称催化能够特异性得到左旋的分子,从绿色化学的角度,理想情况下可以实现原料分子近100%的利用,这就是不对称催化的重要意义。
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